Spontaneous spiking in an autaptic Hodgkin-Huxley set up
研究了通道内噪声对神经元延迟反馈系统动力学响应的影响。这个回路是基于所谓的自贴现象，即树突不仅与邻近细胞建立连接，还与自己的轴突建立连接。的生物物理建模是实现在随机霍奇金-赫胥黎模型包含这样一个内置的延迟反馈。波动源于内在通道噪声，由离子通道的门控动力学的随机性质引起。延迟刺激的影响进行了系统的分析方面的耦合参数和延迟时间的interspike间隔直方图和平均interspike间隔。延迟反馈表现在突发的发生和丰富的多模态峰间间期分布，表现出延迟诱导的自发尖峰活动在特征频率的减少。此外，一个特定的频率锁定机制检测的平均峰间期。
2010-11-25 physics.bio-ph q-bio.NC
Strange Nonchaotic Oscillations in The Quasiperiodically Forced Hodgkin-Huxley Neuron
我们数值研究了受准周期激励的Hodgkin-Huxley神经元的动力学行为，并与周期激励的动力学响应进行了比较。在周期性强迫的情况下，在以前的数值和实验工作中发现通过倍周期发生从周期振荡到混沌振荡的转变。我们研究了准周期强迫对这条通向混沌振荡的倍周期路径的影响。与周期强迫的情况不同，在规则振荡态和混沌振荡态之间存在着一种新的奇异非混沌（SN）振荡态（即几何奇异但没有正的李雅普诺夫指数），作为中间态.他们奇怪的分形几何导致非周期性的“复杂”尖峰。SN振荡的各种动力学路线被确定，在准周期强迫逻辑映射。这些SN尖峰预计将被观察到的准周期性被迫鱿鱼巨轴突的实验。
2011-11-03 nlin.CD physics.bio-ph q-bio.NC
Proposed tests of the soliton wave model of action potentials, and of inducible lipid pores, and how non-electrical phenomena might be consistent with the Hodgkin-Huxley model
孤立波模型的动作电位，并建议诱导脂质孔，是潜在的范式转变的想法，挑战公认的观点的霍奇金-赫胥黎模型和蛋白质为基础的离子通道。这两个建议进行审查，并提出可能的测试。此外，三个关键的非电气功能期间看到的动作电位进行审查;双折射的转变，热发射和吸收的模式，和细胞直径的扩张。孤立波模型如何使用脂质相变来解释这三种现象，与可能与动作电位的霍奇金-赫胥黎模型一致的替代方案进行了对比。有人建议，在动作电位过程中的膜电位的变化可能有一个显着的影响膜蛋白，并有助于生产的每一个这些现象。孤立子波模型的一个关键假设是脂质相变在生命中是常见的和适应性的。然而，文献综述表明，脂质相变通常对细胞有害，因此通常避免。神经元在动作电位过程中是否真的如孤立子模型所假设的那样，发生了液晶到凝胶脂质的相变，这需要更明确的证据。几个主要的范式转变与孤子波模型，并与诱导脂孔的建议，这样大的索赔需要额外的测试和大量的支持性证据，如果他们要实现更广泛的接受。
2018-08-22 physics.bio-ph
The Lie Group Basis of Neuronal Membrane Architecture: Why the Hodgkin-Huxley Equations Take Their Form
George Fox University（乔治福克斯大学）
本文通过李群理论证明Hodgkin-Huxley方程的数学结构源于基本对称性，揭示其门控变量、指数依赖性和动力学本质。
2026-01-21 physics.bio-ph
Modeling Plant Action Potentials under Photoperiod Stress via Hodgkin-Huxley Dynamics
本研究通过Hodgkin-Huxley框架建模光周期压力下植物动作电位的动态特性，揭示了光周期转换过程中植物生物电信号的产生机制及POCE和NETO现象的特征。
2026-05-19 physics.bio-ph q-bio.MN
Response of the Hodgkin-Huxley neuron to a periodic sequence of biphasic pulses
我们研究了Hodgkin-Huxley神经元对双相矩形电流脉冲周期性刺激的反应。电荷平衡输入的最佳响应是获得阴极第一脉冲的相间间隙（IPG）约等于5毫秒。对于短脉冲的周期振幅平面的全局分叉图的拓扑结构是近似不变的脉冲极性和形状的细节。如果刺激以神经元的共振频率传递，则放电率是脉冲幅度的连续函数。在非共振频率的静态和点火状态共存的振幅值的范围和过渡到兴奋性是一个不连续的。在2：1和3：1锁定状态之间存在多模态奇全过渡。在3：1和4：1态之间发现了很强的反共振效应，其中（2+ 3 n）：1，$n=0,1,2,...$模完全不存在.在高频率下，兴奋阈值是刺激的非单调函数，阈值附近区域是不稳定的，静止状态与规则或混沌放电共存。
2013-05-17 physics.bio-ph q-bio.NC
Response of a Hodgkin-Huxley neuron to a high-frequency input
我们研究了Hodgkin-Huxley神经元受到周期性的电导脉冲序列的刺激，在高频状态下通过突触到达神经元的反应。除了通常的激励阈值之外，还存在从点火到无声状态的平滑交叉，用于增加脉冲幅度$g_{syn}$。电压尖峰的幅度随着$g_{syn}$近似线性地减小。在参数空间的某些区域，响应是不规则的，可能是混沌的。在低激发阈值附近的锁模区3：1和2：1之间的混沌状态下，输出峰间间隔直方图（ISIH）经历了急剧的转变。如果驱动周期低于临界值$T_i < T^*$，则输出直方图仅包含$T_i$的奇数倍。对于$T_i > T^*$，从最大值开始，$T_i$的偶数倍也出现在直方图中。在接近$T^*$时，ISIH在过渡的两侧按比例缩放。ISIH的变异系数在$T^*$处具有尖点奇异性。平均响应周期的最大值略高于$T^*$。在混沌状态的激发阈值附近，平均放电率从1 Hz的频率阶次线性上升。
2010-04-06 physics.bio-ph q-bio.NC
Bistability and resonance in the periodically stimulated Hodgkin-Huxley model with noise
我们描述了Hodgkin-Huxley神经元对具有高斯噪声的周期性短电流脉冲训练的响应的一般特性。确定性神经元的反共振频率是确定的。当刺激达到共振频率时，放电率是电流幅度$I_0$的连续函数，并且按$(I_0-I_{th})^{1/2}$缩放，其中$I_{th}$是近似阈值。连续的不规则响应间隔与具有双激发边的整数锁模区交替出现。在主共振附近的2：1和3：1状态之间存在偶全多峰跃迁，这类似于先前在高频区发现的奇全跃迁。对于$I_0<I_{th}$和小噪声，激发速率在谐振频率处具有最大值。对于较大的噪声和阈下刺激，最大放电率最初向较低的频率移动，然后在大噪声的限制下返回到较高的频率。随机相干反共振，定义为最大的变异系数作为噪声强度的函数，发生在很宽的参数值范围内，包括单稳态区域。
2011-05-26 physics.bio-ph q-bio.NC
Computation in a single neuron: Hodgkin and Huxley revisited
尖峰神经元通过将复杂的动态输入转换成动作电位的训练或尖峰来“计算”。由神经元执行的计算可以用公式表示为降维或特征检测，随后是低维空间上的非线性决策函数。广义的反向相关技术与白噪声输入提供了一个数值策略，从实验数据中提取相关的低维特征，信息论可以用来评估低维近似的质量。我们应用这些方法来分析最简单的生物病理学现实模型神经元，霍奇金-赫胥黎模型，使用这个系统来说明一般的方法问题。我们专注于刺激中触发尖峰的功能，明确消除尖峰之间的相互作用的影响。人们可以将这个触发“特征空间”近似为输入历史的高维空间中的二维线性子空间，以这种方式捕获输入和尖峰时间之间的互信息的相当大的一部分。我们发现，一个更好的近似，然而，是描述相关的子空间为二维的，但弯曲的，这样，我们可以捕获90%的互信息，即使在高时间分辨率。我们的分析提供了一个新的理解的计算性质的Hodgkin-Huxley模型。虽然通常将神经行为近似为“整合并激发”，但HH模型不是一个整合器，也不是由单个阈值很好地描述的。
2002-12-31 physics.bio-ph physics.data-an q-bio.NC
Interdependence of sodium and potassium gating variables in the Hodgkin-Huxley model
本文基于HH模型中钠钾门控变量的线性关系推导出降维的3D和2D模型，并证明动作电位传播速度与刺激强度无关，仅由轴突的扩散系数、跨膜电容和传导电阻率决定。
2025-06-05 physics.bio-ph q-bio.NC
Noise-induced Extreme Events in Hodgkin-Huxley Neural Networks
本研究通过分析平均场振幅和熵，发现噪声与耦合在突变附近可触发Hodgkin-Huxley神经元网络的极端事件，且网络增大时参数范围显著缩小。
2025-02-26 physics.app-ph physics.bio-ph q-bio.NC
How is information transmitted in a nerve?
在过去的15年里，关于著名的Hodgkin-Huxley神经冲动模型的有效性出现了一场争论。提出了力学模型。本文综述了神经冲动的实验性质，并讨论了提出的替代方案。实验数据排除了一些其他的建议，表明，虽然霍奇金-赫胥黎模型可能并不完整，但它仍然包括一些重要的特征，这些特征在试图改进或取代它时不应被忽视。
2020-09-10 physics.bio-ph
Voltage dependence of Hodgkin-Huxley rate functions for a multi-stage K channel voltage sensor within a membrane
在电压箝位期间在两个连续阶段中激活$K^+$沟道传感器可以被描述为布朗粒子在状态之间具有两个大势垒的能量景观中的移位。用于S4电压传感器的势函数的方阱近似的Smoluchowski方程的解满足主方程，并且具有可以根据前向和后向速率函数确定的两个频率。当较高频率项具有小幅度时，解简化为速率方程的松弛，其中导出的两状态速率函数取决于每个阶段的前向速率（$α$和$γ$）和后向速率（$β$和$δ$）的相对幅度。特别地，可以通过假设第一级的速率函数相对于第二级的速率函数-- $α\gg γ$和$β\gg δ$--大来导出$K^+$通道的Hodgkin-Huxley速率函数的电压依赖性。对于{ \em Shaker} IR $K^+$通道，第一向前和向后转变是速率限制的（$α< γ$和$δ\ll β$），并且对于具有两个或三个阶段的激活过程，导出的两状态速率函数也具有与针对鱿鱼轴突确定的形式类似的电压依赖性。两级$K^+$离子通道和非失活$Na^+$离子通道之间相互作用产生的电位变化，在$K^+$离子通道活化时间较小时，由$K^+$离子通道活化的主方程和离子电流方程决定，如果$β\ll δ$和$α\ll γ$同时存在，系统可能在尖峰之间表现出小幅度振荡，或混合模式振荡。
2014-10-21 physics.bio-ph q-bio.NC
The Role of Topology in the Synchronization of Neuronal Networks Based on the Hodgkin-Huxley Model
现实世界中的复杂系统可以被建模为连接组件的网络。人脑是一个复杂的神经网络，神经元之间的相互作用导致感知。同步是一种可以在大脑中看到的动力学现象。网络拓扑结构对神经网络的功能和动力学特性有着显著的影响。在这项研究中，神经网络的同步是通过创建各种拓扑结构进行审查。这些网络包括兴奋性和抑制性神经元。我们通过突触连接的随机重新布线来研究不同网络的动力学。通过这种方式，规则网络转变为小世界网络，然后成为随机网络。作为衡量同步性的标准，一致性水平随着网络向小世界网络的转变而急剧上升，到最后稳定增长。另一方面，从一个完整的兴奋性网络开始，抑制性神经元逐渐增加，呈现出一致性水平下降的趋势。因此，在一个完整的抑制网络中，相干水平近似为零。通过增加网络中神经元的数量，同步的程度遵循幂律分布;然而，每个神经元的突触连接的数量及其电导对同步有积极的影响。通过将该模型应用于C-优雅神经网络，不仅突出了上述参数，而且突出了度分布的作用。
2019-04-29 physics.bio-ph q-bio.NC
Control of the repetitive firing in the squid giant axon using electrical fields
在这项研究中，目的是开发一种重复发射停止机制，使用施加在纤维上的电场。Hodgkin-Huxley神经纤维模型用于模拟膜电位行为。神经纤维的重复放电可以使用基于控制理论的方法来停止，其中使用非线性Hodgkin-Huxley模型来实现该目标。电场的作用被认为是细胞膜通道平衡电位的加和量。该研究是一个实验应用的代表。
2011-03-20 physics.bio-ph q-bio.NC
Channel noise and synchronization in excitable membranes
使用随机推广的Hodgkin Huxley模型，我们认为内在通道噪声的可兴奋膜的尖峰活动和外部施加的周期性信号之间的同步的影响。对于小块，即，当通道噪声主导可激发动力学时，我们发现了内禀相干共振现象。在这种情况下，相对规则的尖峰行为实际上与所施加的外部驱动无关;因此不会发生同步。然而，仅对于足够大的离子通道组件才发生同步。因此，神经元信号处理可能植根于离子通道的最佳大组件的集体性质。
2006-01-10 physics.bio-ph
Effect of Channel Noise in Synchronization and Metabolic Energy Consumption in Unidirectionally Coupled Neurons: Drug Blocking of Sodium and Potassium Channels
本文将单个Hodgkin-Huxley神经元的随机推广进一步推广到单向耦合神经元。我们的主要工作是阐明通道噪声在动作电位发放的动力学和能量学以及两个耦合神经元之间的同步化中的作用。我们已经发现，补丁的大小在同步和代谢能量消耗中起着关键作用。例如，存在三个不同的补丁大小范围，其中耦合神经元系统在达到确定性极限之前以不同的方式从噪声增强阶段到死区状态表现。我们还发现，钠和钾通道阻滞剂对同步化过程和代谢能量消耗率具有特征性的动力学和能量效应，这已被模拟数据所验证。
2018-10-10 physics.bio-ph q-bio.NC
Hippocampal synchronization in a realistic CA1 neuron model
本研究基于Hodgkin-Huxley动力学构建真实CA1神经元模型，探究突触位置等多参数对神经元同步的影响，为理解海马神经同步机制提供参考。
2024-09-16 cond-mat.dis-nn physics.bio-ph q-bio.NC
Hopf-type neurons increase input-sensitivity by forming forcing-coupled ensembles
生物传感器的惊人特性往往可以映射到分叉附近的动力系统上。对于哺乳动物的听觉，霍普夫分叉描述已经被证明可以在整个尺度范围内工作，从单个的毛束到整个耳蜗区域。我们在这里揭示了这种尺度不变性的起源，从一般的水平，适用于所有神经元动力学附近的霍普夫分叉（包括，例如，Hodgkin-Huxley方程）。当自然力耦合时，低于分叉阈值的Hopf振子集合表现出集体Hopf分叉。这种集体的霍普夫分叉发生在基本上低于单个振荡器的平均值分叉的地方，如果与单个振荡器相比，频率分布是尖锐的。
2015-10-12 nlin.AO physics.bio-ph q-bio.NC
