非均匀小世界复杂神经元网络中稀疏同步节律的涌现及其对外部刺激的响应

我们考虑一个由抑制性短程（SR）和长程（LR）中间神经元组成的非均匀小世界网络（SWN）。通过改变 LR 中间神经元的比例 $p_{long}$，我们研究了网络结构对稀疏同步节律涌现的影响，并与 Watts-Strogatz SWN 中的情形进行了比较。尽管 SR 和 LR 中间神经元具有相同的平均入度和出度，但它们的介数中心性（表征控制其他中间神经元之间通信的潜力）截然不同。因此，从介数的角度来看，我们所考虑的 SWN 是非均匀的，不同于具有几乎相同介数中心性的“规范”Watts-Strogatz SWN。随着 $p_{long}$ 的增加，平均路径长度变短，通信流量负载在 LR 中间神经元上的集中程度降低，从而提高了中间神经元之间全局通信的效率。最终，当越过临界值 $p_{long}^{(c)}$ $(\simeq 0.16)$ 时，发现稀疏同步节律开始涌现。我们还考虑了分别施加于 LR 和 SR 中间神经元子群的两种外部时间周期刺激情形。研究并讨论了这两种刺激情形下的动态响应（如同步抑制和增强），并将其与受刺激中间神经元的介数中心性联系起来，该中心性代表了刺激效应在整个网络中传递的有效性。