动作电位起始动力学与神经元群体的响应速度

在单细胞层次执行的计算操作结果被编码为动作电位（AP）序列。在大脑皮层中，由于其柱状组织，大量神经元参与任一独立处理任务。因此，理解神经元群体层次的编码性质如何由单神经元AP生成动力学决定十分重要。在此我们分析AP生成机制如何决定神经元群体表征瞬态随机输入信号的速度。我们分析$\theta$-神经元的推广，即I型可兴奋膜动力学正规形。利用描述群体动力学的Fokker-Planck方程的新型稀疏矩阵表示，我们计算了对平均电流与噪声幅度小调制的传递函数。在高频极限下传递函数按$\omega^{-\gamma}$衰减，其中$\gamma$令人惊讶地依赖于发射AP的相位$\theta_{s}$。然而，在高达1kHz的生理合理区间内，典型响应速度与高频极限无关，而由AP起始的迅捷性设定，如完整传递函数所揭示。在此区间内，噪声幅度的调制可比平均输入电流的调制忠实传递至高得多的频率。我们最终表明，所用的线性响应方法对大范围刺激幅度有效。