大脑是自然界生物体中最重要的复杂器官之一,是哺乳动物进行各种生理和心理活动的生物学基础。以人的大脑为例,其中含有上千亿个神经元和约1014个神经突触,这些神经元细胞组成的神经系统是实现大脑功能的生理基础。研究表明,神经系统的同步行为是大脑功能整合和神经系统相关疾病的重要机制,而影响神经系统同步动力学的因素有很多,本文研究了电磁辐射对神经系统同步行为的影响。在神经元细胞中,带电离子的任何微小空间变化都可能会引起细胞内产生微弱且复杂的电磁场,而该电磁场对神经系统的影响是不可忽略的。本文通过使用三次磁控忆阻器模型引入磁通变量,改进了经典神经元模型,以此来表征神经元细胞内离子在膜内外流动所产生的电磁辐射作用。本文在研究系统内部电磁辐射对其同步动力学行为的影响的同时,也考虑了外部环境中不同程度的电磁辐射对神经系统同步动力学行为的影响。为了研究电磁辐射对神经系统不同区域间的同步行为的影响,本文首先构建了一个由若干子网络组成的间接耦合网络。研究发现,一方面,在没有考虑电磁辐射的情况下,适当的化学耦合强度可以有效地调节网络的同步行为。另一方面,神经元细胞膜通道中电荷运动产生的电磁场可以使间接耦合网络产生丰富的放电模式(如混沌放电、方波放电和高原放电)和同步行为(如混沌态、奇异态和突发同步态)。此外,本文还讨论了来自系统外部环境的电磁辐射效应。模拟结果发现,适当的外部电磁辐射可以有效地调节神经网络的动力学行为,甚至可以让网络达到完全同步的状态。这部分工作已在‘Nonlinear Dynamics’期刊上发表。其次,基于猫脑皮层实验数据给出的连通矩阵,我们考虑了一个局部动力学由Hindmarsh-Rose模型给出的网络,研究了电磁辐射对该网络同步行为的影响。猫的大脑皮层总共有65个皮层区,可以分为视觉、听觉、体感运动和额肢4个认知区。由于连接矩阵的单向连通性,该网络选择化学突触耦合。我们考虑三种情况,一是不考虑电磁辐射,二是将电磁辐射引入整个神经网络,三是将一定强度的电磁辐射依次引入到4个不同的认知区域。模拟结果发现,无论将电磁辐射引入到哪个区域,都对该区域的同步行为有很好的调控作用,而对其它区域无明显影响。该部分的模拟结果正在整理投稿。本文研究结果表明,复杂的电磁感应在调节神经网络的同步行为中起着重要作用,不同强度和种类的电磁辐射对神经网络的影响也是不同的。该研究可能会对进一步了解与神经系统同步行为有关的疾病(如癫痫、帕金森等)的发病机制和进一步抑制相关疾病的发生提供有用的线索。此外,本人在就读研究生期间,同时参与了忆阻突触耦合系统的同步行为的研究。模拟发现忆阻器可以很好的模拟生物神经突触连接性能,证实了忆阻突触的可塑性,该项工作已在‘Nonlinear Dynamics’期刊上发表。接着,考察了忆阻突触对双层忆阻神经网络的动力学行为的影响,通过数据模拟,发现了网络中的奇异态行为,并讨论了奇异态行为的时空演化规律,该项工作也已发表在‘Nonlinear Dynamics’期刊上。