<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">mais</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Моделирование и анализ информационных систем</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Modeling and Analysis of Information Systems</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1818-1015</issn><issn pub-type="epub">2313-5417</issn><publisher><publisher-name>Yaroslavl State University</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.18255/1818-1015-2013-6-179-199</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">mais-170</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Оригинальные статьи</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>Articles</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Релаксационные циклы в обобщенной нейронной модели с двумя запаздываниями</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Relaxation Cycles in a Generalized Neuron Model with Two Delays</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Глызин</surname><given-names>Сергей Дмитриевич</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Glyzin</surname><given-names>S. D.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>д-р физ.-мат. наук, зав. кафедрой компьютерных сетей,</p><p>150000 Россия, г. Ярославль, ул. Советская, 14</p></bio><bio xml:lang="en"><p>д-р физ.-мат. наук, зав. кафедрой компьютерных сетей,</p><p>Sovetskaya str., 14, Yaroslavl, 150000, Russia</p></bio><email xlink:type="simple">glyzin@uniyar.ac.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Марушкина</surname><given-names>Елена Александровна</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Marushkina</surname><given-names>E. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>аспирант,</p><p>150000 Россия, г. Ярославль, ул. Советская, 14</p></bio><bio xml:lang="en"><p>аспирант,</p><p>Sovetskaya str., 14, Yaroslavl, 150000, Russia</p></bio><email xlink:type="simple">lenochka_s24@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>P.G. Demidov Yaroslavl State University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2013</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>20</day><month>12</month><year>2013</year></pub-date><volume>20</volume><issue>6</issue><fpage>179</fpage><lpage>199</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Глызин С.Д., Марушкина Е.А., 2013</copyright-statement><copyright-year>2013</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Глызин С.Д., Марушкина Е.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Glyzin S.D., Marushkina E.A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.mais-journal.ru/jour/article/view/170">https://www.mais-journal.ru/jour/article/view/170</self-uri><abstract><p>Предложен способ моделирования феномена ”bursting behavior” в нейронных системах, основанный на использовании уравнений с запаздыванием. Рассматривается сингулярно возмущенное скалярное нелинейное дифференциально-разностное уравнение вольтерровского типа, являющееся математической моделью отдельного импульсного нейрона и содержащее одну функцию без запаздывания и две функции с различными запаздываниями. Установлено, что у этого уравнения при подходящем выборе параметров существует устойчивое периодическое движение с любым наперед заданным количеством всплесков на отрезке времени длины периода. Для доказательства данного утверждения сначала выполняется переход к уравнению релейного типа, затем определяется асимптотика решения сингулярно возмущенного уравнения и на основе этой асимптотики строится оператор последования Пуанкаре. Полученный оператор переводит замкнутое, ограниченное выпуклое множество начальных условий в себя, что позволяет утверждать, что он имеет хотя бы одну неподвижную точку. Выполненная в работе оценка производной Фреше оператора последования позволяет доказать единственность и устойчивость полученного релаксационного периодического решения.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>A method of modeling the phenomenon of bursting behavior in neural systems based on delay equations is proposed. A singularly perturbed scalar nonlinear differentialdifference equation of Volterra type is a mathematical model of a neuron and a separate pulse containing one function without delay and two functions with different lags. It is established that this equation, for a suitable choice of parameters, has a stable periodic motion with any preassigned number of bursts in the time interval of the period length. To prove this assertion we first go to a relay-type equation and then determine the asymptotic solutions of a singularly perturbed equation. On the basis of this asymptotics the Poincare operator is constructed. The resulting operator carries a closed bounded convex set of initial conditions into itself, which suggests that it has at least one fixed point. The Frechet derivative evaluation of the succession operator, made in the paper, allows us to prove the uniqueness and stability of the resulting relax of the periodic solution.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>дифференциально-разностные уравнения</kwd><kwd>релаксационный цикл</kwd><kwd>автоволны</kwd><kwd>устойчивость</kwd><kwd>буферность</kwd><kwd>bursting-эффект</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>difference-differential equations</kwd><kwd>relaxation cycle</kwd><kwd>sustained waves</kwd><kwd>stability</kwd><kwd>buffering</kwd><kwd>bursting-effect</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">грант Правительства РФ</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Chay T. R., Rinzel J. Bursting, beating, and chaos in an excitable membrane model // Biophys. J. 1985. V. 47, № 3. P. 357 – 366.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chay T. R., Rinzel J. Bursting, beating, and chaos in an excitable membrane model // Biophys. J. 1985. V. 47, № 3. P. 357 – 366.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ermentrout G. B., Kopell N. Parabolic bursting in an excitable system coupled with a slow oscillation // SIAM J. Appl. Math. 1986. V. 46, № 2. P. 233 – 253.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ermentrout G. B., Kopell N. Parabolic bursting in an excitable system coupled with a slow oscillation // SIAM J. Appl. Math. 1986. V. 46, № 2. P. 233 – 253.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Izhikevich E. Neural excitability, spiking and bursting // International Journal of Bifurcation and Chaos. 2000. V. 10(6). P. 1171–1266.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Izhikevich E. Neural excitability, spiking and bursting // International Journal of Bifurcation and Chaos. 2000. V. 10(6). P. 1171–1266.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Rabinovich M. I., Varona P., Selverston A. I., and Abarbanel H. D. I. Dynamical principles in neuroscience // Rev. Mod. Phys. 2006. V. 78. P. 1213–1265.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rabinovich M. I., Varona P., Selverston A. I., and Abarbanel H. D. I. Dynamical principles in neuroscience // Rev. Mod. Phys. 2006. V. 78. P. 1213–1265.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Coombes S., Bressloff P. C. Bursting: the genesis of rhythm in the nervous system. World Scientific Publishing Company, 2005.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Coombes S., Bressloff P. C. Bursting: the genesis of rhythm in the nervous system. World Scientific Publishing Company, 2005.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Hodgkin A. L., Huxley A. F. Action potentials recorded from inside a nerve fiber // Nature. 1939. V. 144. P. 710–711.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Hodgkin A. L., Huxley A. F. Action potentials recorded from inside a nerve fiber // Nature. 1939. V. 144. P. 710–711.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Hodgkin A. L., Huxley A. F. A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve // J. Physiol. 1952. V. 117. P. 500–544.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Hodgkin A. L., Huxley A. F. A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve // J. Physiol. 1952. V. 117. P. 500–544.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кащенко С. А., Майоров В. В. Модели волновой памяти. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. 288 с. (Kashchenko S. A., Mayorov V. V. Modeli volnovoy pamyati. M.: Knizhnyy dom «LIBROKOM», 2009. 288 s. [in Russian].)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Кащенко С. А., Майоров В. В. Модели волновой памяти. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. 288 с. (Kashchenko S. A., Mayorov V. V. Modeli volnovoy pamyati. M.: Knizhnyy dom «LIBROKOM», 2009. 288 s. [in Russian].)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Колесов А.Ю., Мищенко Е. Ф., Розов Н. Х. Об одной модификации уравнения Хатчинсона // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2010. Т. 50, № 12. С. 2099 – 2112. (English transl.: Kolesov A. Yu., Mishchenko E. F., Rozov N. Kh. A modification of Hutchinson’s equation // Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2010. V. 50, no. 12. P. 1990–2002.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Колесов А.Ю., Мищенко Е. Ф., Розов Н. Х. Об одной модификации уравнения Хатчинсона // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2010. Т. 50, № 12. С. 2099 – 2112. (English transl.: Kolesov A. Yu., Mishchenko E. F., Rozov N. Kh. A modification of Hutchinson’s equation // Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2010. V. 50, no. 12. P. 1990–2002.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Глызин С. Д., Колесов А.Ю., Розов Н. Х. Экстремальная динамика обобщенного уравнения Хатчинсона // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2009. Т. 49, № 1. С. 76 – 89. (English transl.: Glyzin S.D., Kolesov A.Yu., and Rozov N.Kh. Extremal dynamics of the generalized Hutchinson equation // Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2009. V. 49. № 1. P. 71–83.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Глызин С. Д., Колесов А.Ю., Розов Н. Х. Экстремальная динамика обобщенного уравнения Хатчинсона // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2009. Т. 49, № 1. С. 76 – 89. (English transl.: Glyzin S.D., Kolesov A.Yu., and Rozov N.Kh. Extremal dynamics of the generalized Hutchinson equation // Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2009. V. 49. № 1. P. 71–83.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Глызин С. Д., Колесов А.Ю., Розов Н. Х. Релаксационные автоколебания в нейронных системах. I // Дифференц. уравнения. 2011. Т. 47, № 7. С. 919 – 932. (English transl.: Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh. Relaxation self-oscillations in neuron systems: I // Differential Equations. 2011. V. 47, № 7. P. 927–941. DOI: 10.1134/S0012266111070020.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Глызин С. Д., Колесов А.Ю., Розов Н. Х. Релаксационные автоколебания в нейронных системах. I // Дифференц. уравнения. 2011. Т. 47, № 7. С. 919 – 932. (English transl.: Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh. Relaxation self-oscillations in neuron systems: I // Differential Equations. 2011. V. 47, № 7. P. 927–941. DOI: 10.1134/S0012266111070020.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Глызин С. Д., Колесов А.Ю., Розов Н. Х. Релаксационные автоколебания в нейронных системах. II // Дифференц. уравнения. 2011. Т. 47, № 12. С. 1675 – 1692. (English transl.: Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh. Relaxation self-oscillations in neuron systems: II // Differential Equations. 2011. V. 47, № 12. P. 1697–1713. DOI: 10.1134/S0012266111120019.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Глызин С. Д., Колесов А.Ю., Розов Н. Х. Релаксационные автоколебания в нейронных системах. II // Дифференц. уравнения. 2011. Т. 47, № 12. С. 1675 – 1692. (English transl.: Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh. Relaxation self-oscillations in neuron systems: II // Differential Equations. 2011. V. 47, № 12. P. 1697–1713. DOI: 10.1134/S0012266111120019.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Глызин С. Д., Колесов А.Ю., Розов Н. Х. Релаксационные автоколебания в нейронных системах. III // Дифференц. уравнения. 2012. Т. 48, № 2. С. 155 – 170. (English transl.: Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh. Relaxation self-oscillations in neuron systems: III // Differential Equations. 2012. V. 48, № 2. P. 159–175. DOI: 10.1134/S0012266112020012.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Глызин С. Д., Колесов А.Ю., Розов Н. Х. Релаксационные автоколебания в нейронных системах. III // Дифференц. уравнения. 2012. Т. 48, № 2. С. 155 – 170. (English transl.: Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh. Relaxation self-oscillations in neuron systems: III // Differential Equations. 2012. V. 48, № 2. P. 159–175. DOI: 10.1134/S0012266112020012.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Глызин С. Д. Релаксационные колебания электрически связанных нейроподобных осцилляторов с запаздыванием // Моделирование и анализ информационных систем. 2010. Т. 17, № 2. С. 28–47. (Glyzin S. D. Relaxation oscillations of electrically coupled neuron-like systems with delay // Modeling and Analysis of Information Systems. 2010. V. 17, № 2. P. 28 – 47 [in Russian].)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Глызин С. Д. Релаксационные колебания электрически связанных нейроподобных осцилляторов с запаздыванием // Моделирование и анализ информационных систем. 2010. Т. 17, № 2. С. 28–47. (Glyzin S. D. Relaxation oscillations of electrically coupled neuron-like systems with delay // Modeling and Analysis of Information Systems. 2010. V. 17, № 2. P. 28 – 47 [in Russian].)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Глызин С. Д., Колесов А.Ю., Розов Н. Х. Моделирование эффекта взрыва в нейронных системах // Матем. заметки. 2013. Т. 93, № 5. С. 684–701. (English transl.: Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh. Modeling the Bursting Effect in Neuron Systems // Mathematical Notes. 2013. V. 93, № 5. C. 676–690. DOI: 10.4213/mzm9293.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Глызин С. Д., Колесов А.Ю., Розов Н. Х. Моделирование эффекта взрыва в нейронных системах // Матем. заметки. 2013. Т. 93, № 5. С. 684–701. (English transl.: Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh. Modeling the Bursting Effect in Neuron Systems // Mathematical Notes. 2013. V. 93, № 5. C. 676–690. DOI: 10.4213/mzm9293.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Глызин С. Д., Колесов А.Ю., Розов Н. Х. Дискретные автоволны в нейронных системах // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2012. Т. 52, № 5. С. 840–858. (English transl.: Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh. Discrete autowaves in neural systems // Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2012. V. 2, № 5. P. 702–719. DOI: 10.1134/S0965542512050090)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Глызин С. Д., Колесов А.Ю., Розов Н. Х. Дискретные автоволны в нейронных системах // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2012. Т. 52, № 5. С. 840–858. (English transl.: Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh. Discrete autowaves in neural systems // Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2012. V. 2, № 5. P. 702–719. DOI: 10.1134/S0965542512050090)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Колесов А.Ю., Мищенко Е. Ф., Розов Н. Х. Реле с запаздыванием и его C¹-аппроксимация // Тр. МИАН. Т. 216. М.: Наука, 1997. С. 126–153. (English transl.: Kolesov A. Yu., Mishchenko E. F., Rozov N. Kh. Relay with delay and its C¹-approximation // Dynamical systems and related topics. Proceedings of the Steklov Institute of Mathematics. 1997. V. 216. P. 119–146.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Колесов А.Ю., Мищенко Е. Ф., Розов Н. Х. Реле с запаздыванием и его C¹-аппроксимация // Тр. МИАН. Т. 216. М.: Наука, 1997. С. 126–153. (English transl.: Kolesov A. Yu., Mishchenko E. F., Rozov N. Kh. Relay with delay and its C¹-approximation // Dynamical systems and related topics. Proceedings of the Steklov Institute of Mathematics. 1997. V. 216. P. 119–146.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
