对比度增益控制的细胞级机制

听觉皮层神经元的反应增益对刺激在其感受野类似的频谱时间范围内的对比度变化敏感，这可被解释为对神经元输入的调谐。这表明存在一种局部的对比度增益控制机制，我们在此通过一个极简的机制模型对其进行探索。通过噪声输入实现的增益控制已在体外实验和一系列计算模型中被观察到。我们研究了此类模型中最简单的随机泄漏积分发放（sLIF）神经元模型以展示增益控制，该模型无论输入噪声是与其均值成比例还是独立，均能通过输入的除法归一化表现出增益控制，且伴随或不伴随输入 - 响应曲线的减法偏移。为了更直接地理解输入统计特性如何改变响应，我们构建了 sLIF 神经元发放率的解析近似，该近似由确定性情况的表达式和基于泊松突触输入导出的近似稳导电导分布的加权平均组成。该解析近似在定性上产生了与模拟相同的行为，并可通过频谱时间调谐输入进行扩展，从而在最近的实验工作（此前仅由现象学模型描述）基础上，为听觉感知中的对比度增益控制提供一种简单、生理且局部的机制。通过将我们的加权平均发放率曲线与常用的 S 形输入 - 响应函数进行比较，我们证明了 S 形函数的水平偏移（或刺激拐点）和逆增益与从 sLIF 模型参数导出的统计量之间均存在近乎线性的关系，从而为 S 形参数的选择提供了结构性约束。