14、神经元动力学与行为多样性解析

神经元动力学与行为多样性解析

1. 神经元兴奋性分类与动力学基础

理解分岔的基本模式后，神经元的机制并非那么复杂。简化的神经元模型无法复制神经元行为的所有多样性。虽然H - H模型或其简化版本通过适当的参数组合可以模拟这些行为，但如果没有统一的理论框架来总结这些行为，就难以揭示其本质，而非线性动力学理论恰好提供了这样的框架。

Hodgkin发现鱿鱼轴突对不同幅度脉冲刺激有不同类型的响应，主要分为两类：
- 能够以任意低频率放电的是1类神经兴奋性（如图1所示）。
- 仅在较窄频率范围内放电，且对刺激强度变化相对不敏感的是2类神经兴奋性（如图2所示）。

兴奋性类型	频率特点	对刺激强度变化敏感度
1类神经兴奋性	可任意低频率放电	较敏感
2类神经兴奋性	在较窄频率范围放电	相对不敏感

在分岔概念提出之前，Hodgkin的发现长期未受到足够重视，大多数神经元建模者忽略了2类兴奋性。直到分岔的数学理论发展后，人们才意识到一个系统在无额外约束（如对称性）的情况下，平衡态的分岔只有四种类型。这四种分岔情况总结如图3所示，图中仅改变注入直流电流幅度I这一参数，横坐标为激活Na⁺电流时的膜电位，纵坐标为K⁺等恢复电流。