Synchronization in complete networks of ordinary differential equations of Fitzhugh – Nagumo type with nonlinear coupling
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
Synchronization is a ubiquitous feature in many natural systems and nonlinear science. This paper studies the synchronization in a complete network consisting of n nodes. Each node is connected to all other nodes by nonlinear coupling and represented by an ordinary differential system of FitzHugh-Nagumo type (FHN) which can be obtained by simplifying the famous Hodgkin-Huxley model. From this complete network, a sufficient condition on the coupling strength is identified to achieve the synchronization. The result shows that the networks with bigger in-degrees of the nodes synchronize more easily. The paper also shows this theoretical result numerically and see that there is a compromise.
Chi tiết bài viết
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Từ khóa
Coupling strength, complete network, FitzHugh-Nagumo model, nonlinear coupling, synchronization
Tài liệu tham khảo
Ambrosio, B., & Aziz-Alaoui, M. A. (2012). Synchronization and control of coupled reaction-diffusion systems of the FitzHugh-Nagumo-type. Computers and Mathematics with Application, (64), 934-943.
Ambrosio, B., & Aziz-Alaoui, M. A. (2013). Synchronization and control of a network of coupled reaction-diffusion systems of generalized FitzHugh-Nagumo type. ESAIM: Proceedings, (39), 15-24.
Aziz-Alaoui, M. A. (2006). Synchronization of Chaos. Encyclopedia of Mathematical Physics, Elsevier, (5), 213-226.
Ambrosio, B., Aziz-Alaoui, M. A., & Phan, V. L. E. (2018). Global attractor of complex networks of reaction-diffusion systems of Fitzhugh-Nagumo type. Discrete and continuous dynamical systems series B, (23), 3787-3797.
Belykh, I., De Lange, E., & Hasler, M. (2005). Synchronization of bursting neurons: What matters in the network topology. Phys. Rev. Lett., (94), 188101.
Corson, N. (2009). Dynamique d'un modèle neuronal, synchronisation et complexité. Thesis, University of Le Havre, France.
Ermentrout, G. B., & Terman, D. H. (2009). Mathematical foundations of neurosciences, Interdisciplinary Applied Mathematics, Springer.
Fitzhugh, R. (1960). Thresholds and plateaus in the Hodgkin–Huxley nerve equations. J. Gen. Physiol., (43), 867-896.
Hodgkin, A. L., & Huxley, A. F. (1952). A quantitative description of membrane current and ts application to conduction and excitation in nerve. J. Physiol., (117), 500-544.
Izhikevich, E. M. (2007). Dynamical Systems in Neuroscience: The Geometry of Excitability and Bursting. Computational Neuroscience Series, Poggio The MIT Press, Cambridge.
Keener, J. P., & Sneyd, J. (2009). Mathematical Physiology: Systems Physiology, Second Edition. Antman S.S., Marsden J.E., and Sirovich L. Springer.
Murray, J. D. (2002). Mathematical Biology. I. An Introduction, Third Edition. Springer.
Nagumo, J., Arimoto, S., & Yoshizawa, S. (1962). An active pulse transmission line simulating nerve axon. Proc. IRE., (50), 2061-2070.
Pikovsky, A., Rosenblum, M., & Kurths, J. (2001). Synchronization, A Universal Concept in Nonlinear Science. Cambridge: Cambridge University Press.
Các bài báo được đọc nhiều nhất của cùng tác giả
- Phan Van Long Em, Transition of spiral solutions according to the time and space steps discretization of reaction-diffusion system of FitzHugh-Nagumo type , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Tập 12 Số 5 (2023): Chuyên san Khoa học Tự nhiên (Tiếng Anh)
- Phan Văn Long Em, Võ Tấn Đạt, Điều kiện đủ cho cộng hưởng tổng quát trong mạng lưới gồm 2 hệ phương trình vi phân dạng FitzHugh-Nagumo với liên kết tuyến tính hai chiều , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Tập 12 Số 8 (2023): Chuyên san Khoa học Tự nhiên (Tiếng Việt)
- Phan Văn Long Em, Sự đồng bộ hóa của hệ thống các phương trình phản ứng khuếch tán FitzHugh-Nagumo có nghiệm dạng xoắn ốc , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Số 37 (2019): Phần B - Khoa học Tự nhiên
- TS. Phan Văn Long Em, Sinh viên Nguyễn Tấn Đạt, Sinh viên Nguyễn Minh Phúc, Sinh viên Nguyễn Thị Ngọc Lan, Bộ điều khiển cho sự cộng hưởng đồng nhất giữa hai hệ phương trình vi phân dạng Hindmarsh – Rose 2D và FitzHugh-Nagumo , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Tập 13 Số 8 (2024): Chuyên san Khoa học Tự nhiên (Tiếng Việt)