神经元变异性对神经网络相位同步的影响

神经信息处理中的一个重要观点是通过相干性进行通信的假说，根据该假说，两个脑区之间仅当它们相位锁定时才能有效通信。同样重要的是神经元变异性，即单个神经元的放电间隔可能高度可变的现象。本工作中，我们旨在通过研究该变异性对神经元达到相位同步能力的影响来联系这两个观点。我们模拟了一个具有小世界拓扑的改进 Hodgkin-Huxley 爆发神经元网络。首先，变异性被证明与网络的平均相位同步程度相关。接着，限于空间变异性——其度量网络中全部神经元放电时间的偏差——我们表明它与一种我们称为滥交性的行为正相关，即神经元相对相位随时间改变的倾向。在所有测试情形中均观察到该关系，而与同步程度或神经元间耦合强度无关：高变异性意味着高滥交性（相位锁定持续时间短），即使整个网络已同步且耦合很强。我们论证空间变异性实际上产生了滥交性。因此，我们得出结论：变异性对神经元相位同步的程度与方式均有强烈影响，这是其在神经通信中相关性的又一原因。