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SIMPEL:用于光子尖峰处理激光神经元的电路模型。

SIMPEL: circuit model for photonic spike processing laser neurons.

作者信息

Shastri Bhavin J, Nahmias Mitchell A, Tait Alexander N, Wu Ben, Prucnal Paul R

出版信息

Opt Express. 2015 Mar 23;23(6):8029-44. doi: 10.1364/OE.23.008029.

DOI:10.1364/OE.23.008029
PMID:25837141
Abstract

We propose an equivalent circuit model for photonic spike processing laser neurons with an embedded saturable absorber—a simulation model for photonic excitable lasers (SIMPEL). We show that by mapping the laser neuron rate equations into a circuit model, SPICE analysis can be used as an efficient and accurate engine for numerical calculations, capable of generalization to a variety of different types of laser neurons with saturable absorber found in literature. The development of this model parallels the Hodgkin-Huxley model of neuron biophysics, a circuit framework which brought efficiency, modularity, and generalizability to the study of neural dynamics. We employ the model to study various signal-processing effects such as excitability with excitatory and inhibitory pulses, binary all-or-nothing response, and bistable dynamics.

摘要

我们提出了一种用于具有嵌入式可饱和吸收体的光子尖峰处理激光神经元的等效电路模型——一种光子可激发激光器的仿真模型(SIMPEL)。我们表明,通过将激光神经元速率方程映射到电路模型中,SPICE分析可以用作高效且准确的数值计算引擎,能够推广到文献中发现的各种不同类型的具有可饱和吸收体的激光神经元。该模型的开发与神经元生物物理学的霍奇金 - 赫胥黎模型并行,霍奇金 - 赫胥黎模型是一个为神经动力学研究带来效率、模块化和通用性的电路框架。我们使用该模型研究各种信号处理效应,如兴奋性和抑制性脉冲的兴奋性、二元全或无响应以及双稳动力学。

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引用本文的文献

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Collective and synchronous dynamics of photonic spiking neurons.光子尖峰神经元的集体和同步动力学。
Nat Commun. 2021 Apr 23;12(1):2325. doi: 10.1038/s41467-021-22576-4.
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