Dynamic properties of one impulse Cauchy problem

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

A model of a fully connected association of neurons with a synaptic electrical connection which is a system of m differential equations with delay is considered. By a special substitution, this system is reduced to a system of impulsive ordinary differential equations. For the corresponding dynamical system in the case m=3, we study the existence, stability, and asymptotic representation of periodic solutions on the basis of a bifurcation analysis of a two-dimensional mapping, a shift operator along trajectories of a solution to a special system of two differential equations. Particular attention is paid to the number of coexisting stable regimes. We study the problem of finding parameters for which the number of such modes is maximum. In order to search the fixed points of the resulting two-dimensional mapping, a numerical study is used based on the following iterative procedure. Selected the starting point, the Runge-Kutta method with a given step calculates the solution values on the segment [0,T]. At the end point T of this segment, the solution value is compared with the initial one and if the deviation exceeds the specified value, then the value at the end point is taken as the initial one and the calculation cycle by the Runge-Kutta method is repeated. The calculations terminate when the required small deviation is reached, i.e., a fixed point of the shift operator is found, and so is the corresponding stable periodic mode, or when the number of iterations reaches a given large number, and this indicates the absence of a fixed point. The paper presents the results of a numerical study that made it possible to demonstrate the main rearrangements occurring in the phase space of a two-dimensional mapping. The obtained fixed points allow us to find asymptotic stable solutions of the original problem.

About the authors

Leonid I. Ivanovsky

P.G. Demidov Yaroslavl State University

Author for correspondence.
Email: leon19unknown@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4717-5129

Junior Researcher, A. N. Kolmogorov Institute of Mathematics and Computer Science

Russian Federation, 14 Sovetskaya St., Yaroslavl l50003, Russian Federation

References

  1. S.D. Glyzin, A.Yu. Kolesov, N.Kh. Rozov, “Self-excited relaxation oscillations in networks of impulse neurons”, Russian Mathematical Surveys, 70:3 (2015), 383–452.
  2. S.D. Glyzin, A.Yu. Kolesov, N.Kh. Rozov, “Relaxation self-oscillations in neuron systems: I”, Differential Equations, 47:7 (2011), 927–941.
  3. S.D. Glyzin, A.Yu. Kolesov, N.Kh. Rozov, “Relaxation self-oscillations in neuron systems: II”, Differential Equations, 47:12 (2011), 1697–1713.
  4. S.D. Glyzin, A.Yu. Kolesov, N.Kh. Rozov, “Relaxation self-oscillations in neuron systems: III”, Differential Equations, 48:2 (2012), 159–175.
  5. S.A. Kashchenko, V.V. Mayorov, Modeli Volnovoy Pamyati, Librokom Publ., Moscow, 2009 (In Russian).
  6. S.D. Glyzin, A.Yu. Kolesov, “On a Method of Mathematical Modeling of Electrical Synapses”, Differential Equations, 58:7 (2022), 853–868.
  7. A.Yu. Kolesov, N.Kh. Rozov, “Self-excited wave processes in chains of diffusion-linked delay equations”, Russian Mathematical Surveys, 67:2 (2012), 297–343.
  8. D.S. Shchapin, V.I. Nekorkin, “Parametrically Excited Chaotic Spike Sequences and Information Aspects in an Ensemble of FitzHugh–Nagumo Neurons”, Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters, 113:6 (2021), 418–422.
  9. L.I. Ivanovsky, “Stable modes of dynamical systems with impulses”, Dynamic Systems, 6:2 (2016), 113–132 (In Russian).
  10. L.I. Ivanovsky, S.O. Samsonov, “Dynamics of two-dimensional mapping and stable regimes of singularly perturbed neuron system”, Computer Technologies in Sciences. Methods of Simulations on Supercomputers, 2 (2015), 121–132 (In Russian).
  11. L.I. Ivanovsky, “Dynamic properties of one class of impulse systems”, Computer Technologies in Sciences. Methods of Simulations on Supercomputers, 3 (2015), 126–131 (In Russian).
  12. L.I. Ivanovsky, “Stable regimes of one class of dynamic systems with impulse influences”, Computer Technologies in Sciences. Methods of Simulations on Supercomputers, 4 (2015), 35–42 (In Russian).
  13. L.I. Ivanovsky, S.O. Samsonov, “Phase reconstructions of one two-dimensional dynamical system with impulses”, Modeling and Analysis of Information Systems, 21:6 (2014), 179–181 (In Russian).
  14. L.I. Ivanovsky, “Stable regimes of dynamic systems with impulsive influences”, Lobachevskii Journal of Mathematics, 38:5 (2017), 921–925.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».