<?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">10.18255/1818-1015-2017-2-186-204</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">mais-508</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 модели синаптически взаимодействующих осцилляторов</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Relaxation Cycles in a Model of Synaptically Interacting Oscillators</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-7032-1155</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Преображенская</surname><given-names>Маргарита Михайловна</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Preobrazhenskaia</surname><given-names>Margarita M.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>ассистент, ул. Советская, 14, г. Ярославль, 150003 Россия</p><p>младший научный сотрудник, ул.Лесная, д.9, г.Черноголовка, Московская область, 142432 Россия</p></bio><bio xml:lang="en"><p> 14 Sovetskaya str., Yaroslavl 150003, Russia</p><p> 9 Lesnaya str., Chernogolovka, Moscow region 142432, Russia</p></bio><email xlink:type="simple">rita.preo@gmail.com</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&#13;
&#13;
НЦЧ РАН</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>P.G. Demidov Yaroslavl State University&#13;
&#13;
Scientiﬁc Center in Chernogolovka RAS</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2017</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>29</day><month>04</month><year>2017</year></pub-date><volume>24</volume><issue>2</issue><fpage>186</fpage><lpage>204</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Преображенская М.М., 2017</copyright-statement><copyright-year>2017</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Преображенская М.М.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Preobrazhenskaia M.M.</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/508">https://www.mais-journal.ru/jour/article/view/508</self-uri><abstract><p>В настоящей работе рассматривается математическая модель кольцевой нейронной сети с синаптическим взаимодействием элементов. Модель представляет собой систему скалярных нелинейных дифференциально-разностных уравнений, правые части которых зависят от большого параметра. Неизвестные функции, входящие в систему, характеризуют мембранные потенциалы нейронов. Представляет интерес поиск в рамках данной системы уравнений релаксационных циклов, а именно периодических решений с асимптотически большим всплеском на периоде. С этой целью ставится задача отыскания решений в виде дискретных бегущих волн, что позволяет перейти от исследования системы к изучению одного скалярного нелинейного дифференциально-разностного уравнения с двумя запаздываниями. Далее, при стремлении большого параметра к бесконечности определяется предельный объект, представляющий собой релейное уравнение с двумя запаздываниями. Конструктивно, с использованием метода шагов, доказывается, что можно выделить шесть случаев ограничений на параметры, в каждом из которых решение релейного уравнения с начальной функцией из подходящего класса совпадает с одной и той же периодической функцией с требуемыми свойствами. Затем определяется оператор последований Пуанкаре и с использованием принципа Шаудера доказывается существование релаксационного периодического решения сингулярно возмущенного уравнения с двумя запаздываниями. Для этого строится асимптотика этого решения, а затем доказывается его близость к решению релейного уравнения. Из экспоненциальной оценки производной Фреше оператора Пуанкаре следует единственность в построенном классе функций решения дифференциально-разностного уравнения с двумя запаздываниями, а также обосновывается его экспоненциальная орбитальная устойчивость.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>In this paper the mathematical model of a neural network with a ring synaptic interaction elements is considered. The model is a system of scalar nonlinear diﬀerential-diﬀerence equations, the right parts of which depend on a large parameter. The unknown functions included in the system characterize the membrane potentials of the neurons. The search of relaxation cycles within the system of equations is interested. To this end solutions of the task are ﬁnded in the form of discrete traveling waves. It allows to research a scalar nonlinear diﬀerential-diﬀerence equations with two delays instead of system. Further, a limit a object that represents a relay equation with two delays is deﬁned by large parameter tends to inﬁnity. There are six cases of restrictions on the parameters. In every case exist alone periodic solution of relay equation started from initial function from suitable function class. It is structurally proved by using the step method. Next, the existence of a relaxation periodic solutions of a singularly perturbed equation with two delays is proved by using Poincare operator and Schauder principle. The asymptotics of this solution is constructed, and then it is proved that the solution is close to decision of the relay equation. Because of the exponential estimate Frechet derivative of the Poincare operator implies the uniqueness and stability of solutions of diﬀerential-diﬀerence equation with two delays.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>релаксационные колебания</kwd><kwd>запаздывание</kwd><kwd>большой параметр</kwd><kwd>синаптическая связь</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>relaxation oscillations</kwd><kwd>delay</kwd><kwd>large parameter</kwd><kwd>synaptic connection</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Глызин С.Д., Колесов А.Ю, Розов Н.Х., “Об одном способе математического моделирования химических синапсов”, Дифференциальные уравнения, 49:10 (2013), 1227– 1244; [Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh., “On a Method for Mathematical Modeling of Chemical Synapses”, Diﬀerential Equations, 49:10 (2013), 1193–1210].</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Глызин С.Д., Колесов А.Ю, Розов Н.Х., “Об одном способе математического моделирования химических синапсов”, Дифференциальные уравнения, 49:10 (2013), 1227– 1244; [Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh., “On a Method for Mathematical Modeling of Chemical Synapses”, Diﬀerential Equations, 49:10 (2013), 1193–1210].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Somers D., Kopell N., “Rapid synchronization through fast threshold modulation”, Biol. Cybern., 68 (1993), 393–407.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Somers D., Kopell N., “Rapid synchronization through fast threshold modulation”, Biol. Cybern., 68 (1993), 393–407.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Somers D., Kopell N., “Anti-phase solutions in relaxation oscillators coupled through excitatory interactions”, J. Math. Biol., 33 (1995), 261–280.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Somers D., Kopell N., “Anti-phase solutions in relaxation oscillators coupled through excitatory interactions”, J. Math. Biol., 33 (1995), 261–280.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Izhikevich E. M., Dynamical Systems in Neuroscience: The Geometry of Excitability and Bursting, MIT Press, 2010.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Izhikevich E. M., Dynamical Systems in Neuroscience: The Geometry of Excitability and Bursting, MIT Press, 2010.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">FitzHugh R. A., “Impulses and physiological states in theoretical models of nerve membrane”, Biophysical J., 1 (1961), 445–466.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">FitzHugh R. A., “Impulses and physiological states in theoretical models of nerve membrane”, Biophysical J., 1 (1961), 445–466.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Terman D., “An Introduction to Dynamical Systems and Neuronal Dynamics”, Tutorials in Mathematical Biosciences I, Lecture Notes in Mathematics, 1860 (2005), 21–68.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Terman D., “An Introduction to Dynamical Systems and Neuronal Dynamics”, Tutorials in Mathematical Biosciences I, Lecture Notes in Mathematics, 1860 (2005), 21–68.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Hutchinson G. E., “Circular causal systems in ecology”, Ann. N. Y. Acad. of Sci., 50 (1948), 221–246.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Hutchinson G. E., “Circular causal systems in ecology”, Ann. N. Y. Acad. of Sci., 50 (1948), 221–246.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</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. Мат. ин-та им. В.А. Стеклова РАН, 216 (1997), 126–153; [Kolesov A. Yu., Mishchenko E. F., Rozov N. Kh., “Relay with delay and its C1-approxi- mation”, Proceedings of the Steklov Institute of Mathematics, 216 (1997), 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. Мат. ин-та им. В.А. Стеклова РАН, 216 (1997), 126–153; [Kolesov A. Yu., Mishchenko E. F., Rozov N. Kh., “Relay with delay and its C1-approxi- mation”, Proceedings of the Steklov Institute of Mathematics, 216 (1997), 119–146].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Глызин С.Д., Колесов А.Ю, Розов Н.Х., “Релаксационные автоколебания в нейронных системах. I”, Дифференциальные уравнения, 47:7 (2011), 919–932; [Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh., “Relaxation self-oscillations in neuron systems: I”, Diﬀerential Equations, 47:7 (2011), 927–941].</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Глызин С.Д., Колесов А.Ю, Розов Н.Х., “Релаксационные автоколебания в нейронных системах. I”, Дифференциальные уравнения, 47:7 (2011), 919–932; [Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh., “Relaxation self-oscillations in neuron systems: I”, Diﬀerential Equations, 47:7 (2011), 927–941].</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., “Релаксационные автоколебания в нейронных системах. II”, Дифференциальные уравнения, 47:12 (2011), 1675–1692; [Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh., “Relaxation self-oscillations in neuron systems: II”, Diﬀerential Equations, 47:12 (2011), 1697–1713].</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Глызин С.Д., Колесов А.Ю, Розов Н.Х., “Релаксационные автоколебания в нейронных системах. II”, Дифференциальные уравнения, 47:12 (2011), 1675–1692; [Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh., “Relaxation self-oscillations in neuron systems: II”, Diﬀerential Equations, 47:12 (2011), 1697–1713].</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. III”, Дифференц. уравнения, 48:2 (2012), 155–170; [Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh., “Relaxation self-oscillations in neuron systems: III”, Diﬀerential Equations, 48:2 (2012), 159–175].</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Глызин С.Д., Колесов А.Ю, Розов Н.Х., “Релаксационные автоколебания в нейронных системах. III”, Дифференц. уравнения, 48:2 (2012), 155–170; [Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh., “Relaxation self-oscillations in neuron systems: III”, Diﬀerential Equations, 48:2 (2012), 159–175].</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., “Дискретные автоволны в нейронных системах”, ЖВМ и МФ, 52:5 (2012), 840–858; [Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh., “Discrete autowaves in neural systems”, Computational Mathematics and Mathematical Physics, 52:5 (2012), 702–719].</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Глызин С.Д., Колесов А.Ю, Розов Н.Х., “Дискретные автоволны в нейронных системах”, ЖВМ и МФ, 52:5 (2012), 840–858; [Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh., “Discrete autowaves in neural systems”, Computational Mathematics and Mathematical Physics, 52:5 (2012), 702–719].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Колесов А.Ю, Мищенко Е.Ф., Розов Н.Х., “Об одной модификации уравнения Хатчинсона”, ЖВМ и МФ, 50:12 (2010), 2099–2112; [Kolesov A.Yu., Mishchenko E.F., Rozov N. Kh., “A modiﬁcation of Hutchinson’s equation”, Computational Mathematics and Mathematical Physics, 50:12 (2010), 1990–2002].</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Колесов А.Ю, Мищенко Е.Ф., Розов Н.Х., “Об одной модификации уравнения Хатчинсона”, ЖВМ и МФ, 50:12 (2010), 2099–2112; [Kolesov A.Yu., Mishchenko E.F., Rozov N. Kh., “A modiﬁcation of Hutchinson’s equation”, Computational Mathematics and Mathematical Physics, 50:12 (2010), 1990–2002].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Преображенская М.М., “Существование и устойчивость релаксационных циклов в нейродинамической модели с двумя запаздываниями”, Вестник НИЯУ МИФИ, 5:4 (2016), 351–366; [Preobrazhenskaia M. M., “Existence and stability of relaxation cycles in a neurodynamic model with two delays”, Vestnik NIYaU MIFI, 5:4 (2016), 351–366].</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Преображенская М.М., “Существование и устойчивость релаксационных циклов в нейродинамической модели с двумя запаздываниями”, Вестник НИЯУ МИФИ, 5:4 (2016), 351–366; [Preobrazhenskaia M. M., “Existence and stability of relaxation cycles in a neurodynamic model with two delays”, Vestnik NIYaU MIFI, 5:4 (2016), 351–366].</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., “Релаксационные автоколебания в сетях импульсных нейронов”, УМН, 70:3(423) (2015), 3–76; [Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh., “Self-excited relaxation oscillations in networks of impulse neurons”, Russian Math. Surveys, 70:3 (2015), 383–452].</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Глызин С.Д., Колесов А.Ю, Розов Н.Х., “Релаксационные автоколебания в сетях импульсных нейронов”, УМН, 70:3(423) (2015), 3–76; [Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh., “Self-excited relaxation oscillations in networks of impulse neurons”, Russian Math. Surveys, 70:3 (2015), 383–452].</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., “Релаксационные автоколебания в сетях Хопфилда с запаздыванием”, Изв. РАН. Сер. матем., 77:2 (2013), 53–96; [Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh., “Relaxation self-oscillations in Hopﬁeld networks with delay”, Izvestiya: Mathematics, 77:2 (2013), 271–312].</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Глызин С.Д., Колесов А.Ю, Розов Н.Х., “Релаксационные автоколебания в сетях Хопфилда с запаздыванием”, Изв. РАН. Сер. матем., 77:2 (2013), 53–96; [Glyzin S. D., Kolesov A. Yu., Rozov N. Kh., “Relaxation self-oscillations in Hopﬁeld networks with delay”, Izvestiya: Mathematics, 77:2 (2013), 271–312].</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>
