突触耦合二次积分放电神经元网络中的跨尺度兴奋性
动力系统
2023-01-11 v1
摘要
从神经元和心肌细胞的动作电位到卵母细胞中钙信号的放大，兴奋性是许多生物信号传导过程的特征。近年来，单细胞的兴奋性已通过canard（一种决定全或无响应的有效阈值的特殊解）与多时间尺度动力学联系起来。然而，大种群中兴奋性的涌现仍是一个开放问题。在此，我们表明耦合二次积分放电（QIF）细胞的网络及平均场描述中的兴奋性机制与单个组分的机制相呼应。我们首先利用Ott-Antonsen假设推导耦合网络的低维动力学，并用其通过慢周期强迫描述canard的结构。我们证明，群体放电起始与终止的阈值可以如同单细胞阈值一样被求得。我们结合理论分析与数值计算，发展了一个新颖且全面的大种群兴奋性框架，该框架不仅适用于可经Ott-Antonsen约化的模型，也适用于无闭式平均场极限的网络，特别是稀疏网络。
引用
@article{arxiv.2203.08634,
title = {Cross-scale excitability in networks of synaptically-coupled quadratic integrate-and-fire neurons},
author = {Daniele Avitabile and Mathieu Desroches and G. Bard Ermentrout},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.08634},
year = {2023}
}