神经网络中的临界与共振现象

脑节律有助于大脑功能的各个方面。在此，我们研究了脑节律出现之前的临界与共振现象。利用解析方法以及对存在噪声条件下具有随机神经元的神经网络皮层回路模型进行模拟，我们表明网络振荡的自发出现是一种动力学（非平衡）相变，其临界点由噪声水平、网络结构、兴奋性与抑制性神经元之间的平衡以及其他参数决定。我们发现，当接近该相变的临界点时，神经活动弛豫到稳态的时间、对振荡频率周期性刺激的响应、阻尼振荡的振幅以及神经活动的随机涨落均显著增加。