Нелинейная динамика и нейронаука

Изучается синхронизация локально диффузионно связанных осцилляторов Бонхоф-фера–ван дер Поля. Исследуется влияние индивидуальных частот элементов в одно- и двумерных осцилляторных средах на распространение возбуждения. Показывается, что скорость распространения возбуждения зависит от расстройки между частотой синхронизации и индивидуальными частотами элементов в ансамбле. Качественные и количественные зависимости, описывающие данный эффект, представлены результатами численного моделирования и объяснены теоретически.

Решается задача построения компактной математической модели по коротким записям электроэнцефалограмм больных абсанс эпилепсией во время припадка. Полученная эмпирическая модель может быть полезна при решении целого ряда задач, включая сегментацию временных рядов, кластеризацию полученных фрагментов и пр. Для решения поставленной задачи предлагается использовать методы оптимизации реконструируемых многокомпонентных моделей.

В статье предложена новая модель ансамбля нейроноподобных элементов, для моделирования которой используется обобщённая модель Лотки–Вольтерры с возбуждающими связями. Работа мотивирована тем, что возбуждающие связи составляют преобладающий тип взаимодействия между нейронами головного мозга. В работе показано, что в таком ансамбле в зависимости от связей между элементами существуют 2 режима: режим с устойчивым гетероклиническим циклом и режим с устойчивым предельным циклом.

В работе анализируется последовательная переключательная активность в ансамбле тормозно связанных систем Пуанкаре. В ходе исследования обнаружено существование гетероклинического контура в фазовом пространстве при асимметричной тормозной связи при определённом значении параметра скорости связи. Изучена динамика ансамбля тормозно и диффузионно связанных неидентичных систем Пуанкаре.

В работе рассматривается ставшая классической циклическая схема построения моделей когнитивных процессов. На основе нейробиологических данных указывается на необходимость введения в модель специального механизма размыкания циклов, происходящего на этапе, предшествующем стадии принятия решения. Рассматривается один из главных нейрохимических кандидатов на роль такого «размыкателя»: эндогенная опиоидная система, которая обеспечивает подавление сигналов о рассогласовании между реальными и предсказанными (желаемыми, необходимыми) параметрами системы.

Процесс  приобретения  знаний  специалистом  предметной  области  рассматривается  с позиций  нелинейной  динамики.  Выделены  этапы  и  типы  приобретаемых  знаний, определяется  роль  интуитивного  мышления  в  процессе  принятия  диагностических решений относительно сложных объектов. Рассмотрена роль методов интеллектуального анализа  данных  в  процессе  формирования  новых  знаний.  Приводится  результат использования разработанных алгоритмов «семантической интерпретации компьютерной базы знаний» на примере конкретной медицинской задачи.

Благодаря  развитию  методов  регистрации  динамики  пространственно­временных паттернов  активности  в  нервной  системе  получены  фундаментальные  факты, свидетельствующие  об  интегративной  природе  сенсорного  кода  и  несостоятельности «локализационистских»  теорий.  В  работе  приведены  электрофизиологические  данные  и модели,  указывающие  на  интегративные  механизмы  кодирования  информации  в периферическом отделе кожного анализатора у человека и животных.

Предлагается  вариант  построения  конструкции  из  нейропроцессоров,  которая потенциально  способна  решать  задачи,  традиционно  относимые  к  творческим. Обсуждается  роль  условной  информации,  предлагается  конструкция  блока  образования символа.  Выделена  подсистема,  способная  решать  логические  задачи. Продемонстрировано,  что  при  распознавании  процесса  и  его  прогнозировании  в символьной  подсистеме  возможна  интерполяция  и  экстраполяция,  что  приводит  к понятию  континуального  времени.

Обсуждаются понятия «образ» и «символ», а также их функции в «мыслящей» системе связанных нейропроцессоров. Показано, что образная подсистема играет ведущую 

роль в записи и хранении информации. Введение символьной подсистемы обеспечивает переход к условной семантической информации и коммуникации с окружающей