具有抑制性脉冲时间依赖可塑性的无标度神经元网络中的簇放电同步

我们关注由抑制性簇放电 Hindmarsh-Rose 神经元构成的 Barab\'{a}si-Albert 无标度网络（SFN）中的簇放电同步（BS），这与健康和疾病中的神经信息处理相关。该抑制性神经元群体具有由抑制性脉冲时间依赖可塑性（iSTDP）控制的动态突触强度。在以往不考虑 iSTDP 的工作中，发现在固定突触抑制强度下，BS 会在一定噪声强度范围内出现。相比之下，在本文中，我们考虑了 iSTDP，并通过改变噪声强度来研究其对 BS 的影响。我们新的主要结果是发现了抑制性突触可塑性中马太效应的出现：好的 BS 通过 LTD 变得更好，而坏的 BS 通过 LTP 变得更坏。抑制性突触可塑性中的这种马太效应与兴奋性突触可塑性中的情况形成对比，后者中好的（坏的）同步通过 LTP（LTD）变得更好（更坏）。我们指出，由于抑制的作用，抑制性突触可塑性中 LTD 和 LTP 的角色与兴奋性突触可塑性中相比发生了反转。此外，通过基于突触前和突触后簇放电起始时间之间时延分布的微观方法，深入研究了突触抑制强度的 LTD 和 LTP 的涌现。最后，在 iSTDP 存在的情况下，我们通过改变 SFN 中的对称连接度 $l^*$ 和不对称参数 $\Delta l$，研究了网络架构对 BS 的影响。