Zayıf Sinyal Frekansının Geribesleme Mekanizması Tarafından İndüklenen Çoklu Stokastik Rezonans Üzerindeki Etkileri

Abstract

Sinir sisteminde sinyal algılama mekanizması oldukça karmaşıktır ve çevresel faktörlere oldukça bağımlıdır. Beynin hem mikro hem de makro seviyesinde doğal olarak bulunan gürültü, bu mekanizmayı etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Deneysel ve sayısal çalışmalar, nöronal sistemin, bilgi işleme kapasitesini optimal şekilde kullanmak için gürültüden faydalandığını göstermektedir. Nöronların zayıf sinyal sezinleme kapasitesinin, belirli bir gürültü seviyesinde maksimize olması stokastik rezonans kavramı ile açıklanmaktadır. Bu çalışmada, zayıf sinyal frekansının, elektriksel autaptik bir bağlantıya sahip Hodgkin-Huxley nöronlarında iyon kanal gürültüsü tarafından tetiklenen stokastik rezonans olgusuna olan etkileri, autaptik bağlantının biyolojik fonksiyonlarına bağlı olarak ele alınmıştır. Elde edilen bulgular, autaptik geri besleme bağlantısının, nöronun sinyallere duyarlı olduğu frekans aralığındaki bütün frekanslarda Hodgkin-Huxley nöronlarının sinyal algılama kapasitesini önemli ölçüde geliştirdiğini göstermiştir. Ayrıca, eşik altı sinyalin bu aralıktaki bütün frekanslarında Hodgkin-Huxley öronunun sinyal algılama kapasitesinin, uygun autaptik zaman gecikme değerlerinde autaptik iletkenliğe bağlı olarak rezonans davranışı sergilediği görülmüştür. Ek olarak, zayıf sinyalin bütün frekanslarında Hodgkin-Huxley nöronunun maksimal sinyal algılama performansının, autaptik zaman gecikmesine bağlı olarak çoklu stokastik rezonans fenomeni sergilediği görülmektedir. Bu stokastik rezonansların maksimal olduğu autaptik zaman gecikmesi noktaları, uygulanan zayıf sinyal frekansı tarafından belirlenmektedir.