STDP与稳态结构可塑性对相干共振的联合效应

神经元中高效的信息处理和传递已与噪声诱导的共振现象(如相干共振(CR))相关联,而神经网络中的自适应规则主要与两种普遍机制相关:脉冲时序依赖可塑性(STDP)和稳态结构可塑性(HSP)。因此,本文研究了由STDP和HSP驱动的Hodgkin-Huxley神经元小世界网络和随机自适应网络中的CR。我们的数值研究表明,CR的程度以不同方式强烈依赖于控制STDP的调整速率参数$P$、控制HSP的特征重连频率参数$F$以及网络拓扑参数。特别地,我们发现了两种稳健行为:(i) 在突触时间延迟参数$\tau_c$取适当值时,减小$P$(增强STDP对突触权重的削弱效应)和减小$F$(降低神经元间突触交换速率)总是导致小世界和随机网络中更高程度的CR。(ii) 增大突触时间延迟$\tau_c$在小世界和随机网络中诱导多重CR(MCR)——即相干度随$\tau_c$变化出现多个峰值——且MCR在较小的$P$和$F$值下更为显著。我们的结果表明,STDP和HSP可共同在增强神经系统中最优信息处理和传递所需的放电时间精度方面发挥重要作用,并因此可应用于设计利用CR优化信息处理和传递的噪声人工神经电路网络。