强耦合基于电导的神经元网络中不规则活动的涌现
神经元与认知
2020-10-15 v2 生物物理
摘要
皮层神经元以不规则放电和较宽的放电率分布为特征。平衡态模型以兴奋性与抑制性平均电流的抵消来解释这些现象，使得波动驱动放电。在具有基于电流突触的神经元网络中，若耦合较强（即每个神经元的平均突触数 较大且突触效能为 量级），平衡态会动态涌现。当突触为基于电导时，强耦合下电流波动被抑制，这使人们对平衡态思想应用于生物神经网络的适用性产生疑问。我们分析了强耦合基于电导的神经元网络，并表明若突触为 量级，则异步不规则活动和较宽的放电率分布会涌现。在此类网络中，不同于标准平衡态模型，电流波动很小，放电由漂移-扩散平衡维持。该平衡在输入小于一个依赖于突触时间常数和耦合强度的临界值时动态涌现，无需精细调节，并且比经典平衡态模型对连接异质性显著更鲁棒。我们的分析对网络响应特性随输入增加应如何演化做出了可实验检验的预测。
引用
@article{arxiv.2009.12023,
title = {Emergence of irregular activity in networks of strongly coupled conductance-based neurons},
author = {Alessandro Sanzeni and Mark H Histed and Nicolas Brunel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.12023},
year = {2020}
}