含通道噪声神经元中亚阈值脉冲的检测

神经元会受到各种噪声的影响。除了突触噪声外，离子通道的随机开闭代表了一种内在噪声源，影响神经元的信号处理特性。在本文中，我们研究了随机 Hodgkin-Huxley 神经元对瞬态输入亚阈值脉冲的响应。研究发现，随着通道噪声幅度的增加，平均响应时间缩短，但方差增大。在单脉冲检测情况下，我们表明通道噪声使单个神经元能够检测亚阈值信号，且存在一个最佳膜面积（或通道噪声强度）使单个神经元达到最佳性能。然而，单个神经元的检测能力受限于较大的误差。在此，我们测试了一个简单的神经元网络，该网络能够增强神经元的脉冲检测能力，并发现数十个神经元即可完美检测亚阈值脉冲。在单个神经元和网络层面均发现了内在随机共振现象。在网络层面，网络的检测能力可根据构成网络的神经元数量进行优化。