Lévy噪声引起基底神经节-丘脑-皮层模型的相变分析

摘要

帕金森病的发病机理与大脑皮层神经元的异常beta频带放电速率密切相关。基于基底神经节-丘脑-皮层模型，增加纹状体微回路。首先，针对确定模型分析具有D₂受体和D₁受体的中棘神经元间连接权重对皮层神经元放电速率的影响，分岔结果显示，减小的连接权重使得皮层神经元平均放电速率出现振荡。其次，在确定模型中加入Lévy噪声，分析Lévy噪声的噪声强度D、稳定性指标α和偏斜参数β对振荡放电速率的影响，结果显示，D、α的增大和β的减小均会引起皮层神经元稳定稳态到振荡的相变，使得确定模型的Hopf分岔点右移，扩大振荡区域，而这些临界转迁点可以用滞后一阶自相关、峰度、偏度和方差进行预测。这些结果对理解皮层神经元平均放电速率提供帮助。

关键词

基底神经节-丘脑-皮层模型 / Lévy噪声 / 相变

基金资助

国家自然科学基金项目(12062017,12262025); 内蒙古自然科学基金项目(2021ZD01); 内蒙古高等学校创新研究团队计划项目(NMGIRT2208)