Vibrational resonance y comportamiento de la actividad eléctrica de un sistema de neuronas FitzHugh-Nagumo de orden fraccional
Autores: Mao, Jia-Wei; Hu, Dong-Liang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Vibrational resonance y comportamiento de la actividad eléctrica de un sistema de neuronas FitzHugh-Nagumo de orden fraccional
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Método de simulación numérica
Resonancia vibracional
Comportamiento de la actividad eléctrica
Sistema de neuronas FitzHugh-Nagumo de orden fraccional
Señales periódicas de dos frecuencias
Derivada fraccional de Caputo
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Haciendo uso del método de simulación numérica, se investiga el fenómeno de resonancia vibracional y el comportamiento de la actividad eléctrica de un sistema neuronal de FitzHugh-Nagumo de orden fraccional excitado por señales periódicas de dos frecuencias. Basándose en la definición y propiedades de la derivada fraccional de Caputo, se aplica el algoritmo L1 fraccional para simular numéricamente el fenómeno de resonancia vibracional en el sistema neuronal. En comparación con el modelo de neurona de orden entero, el modelo de neurona de orden fraccional puede relajar el requisito de la amplitud de la señal de alta frecuencia e inducir el fenómeno de resonancia vibracional seleccionando el exponente fraccional apropiado. Al introducir la retroalimentación con retardo de tiempo, se puede observar que la resonancia vibracional ocurrirá con períodos en el sistema neuronal de orden fraccional, es decir, la amplitud de la respuesta de baja frecuencia cambia periódicamente con la retroalimentación con retardo de tiempo. La señal débil de baja frecuencia en el sistema puede ser significativamente mejorada seleccionando el parámetro de retardo de tiempo apropiado y el exponente fraccional. Además, el modelo de orden entero original se extiende al modelo de orden fraccional, y el sistema neuronal exhibirá comportamientos dinámicos ricos, lo que proporciona una comprensión más amplia del sistema neuronal.
Descripción
Haciendo uso del método de simulación numérica, se investiga el fenómeno de resonancia vibracional y el comportamiento de la actividad eléctrica de un sistema neuronal de FitzHugh-Nagumo de orden fraccional excitado por señales periódicas de dos frecuencias. Basándose en la definición y propiedades de la derivada fraccional de Caputo, se aplica el algoritmo L1 fraccional para simular numéricamente el fenómeno de resonancia vibracional en el sistema neuronal. En comparación con el modelo de neurona de orden entero, el modelo de neurona de orden fraccional puede relajar el requisito de la amplitud de la señal de alta frecuencia e inducir el fenómeno de resonancia vibracional seleccionando el exponente fraccional apropiado. Al introducir la retroalimentación con retardo de tiempo, se puede observar que la resonancia vibracional ocurrirá con períodos en el sistema neuronal de orden fraccional, es decir, la amplitud de la respuesta de baja frecuencia cambia periódicamente con la retroalimentación con retardo de tiempo. La señal débil de baja frecuencia en el sistema puede ser significativamente mejorada seleccionando el parámetro de retardo de tiempo apropiado y el exponente fraccional. Además, el modelo de orden entero original se extiende al modelo de orden fraccional, y el sistema neuronal exhibirá comportamientos dinámicos ricos, lo que proporciona una comprensión más amplia del sistema neuronal.