平衡兴奋-抑制脉冲网络中由涨落引起的间歇性节律转换
物理与社会
2025-03-28 v1 神经元与认知
摘要
间歇性转换与临界动力学相关联，特征为幂律分布，常见于睡眠期间。这些临界行为在微观层面表现为神经元湍流，在宏观层面表现为睡眠阶段之间的转换。为阐明这些经验观察，已提出基于统计物理的模型。在皮层活动的中尺度层面，临界行为体现为不同皮层节律之间的间歇性转换。例如，利用来自大鼠的 EEG 数据的经验研究识别到了在 与 节律之间的间歇性转换， 节律持续时间呈现幂律分布。然而，目前尚无动态模型来解释这一现象。本研究引入一个由稀疏耦合的兴奋性和抑制性二次积分整除-放电(QIF)神经元群构成的网络，演示间歇性转换可从有限系统的固有涨落中产生，尤其当系统位于 Hopf 分岔点附近时，这一点具有临界性。结果得到的幂律分布与指数与经验观察一致。此外，我们还展示了网络连通性的修改如何通过影响稳定极限循环的吸引性和振荡频率来影响幂律指数。我们的发现通过神经网络的基本动力学进行解释，为皮层节律之间间歇性转换的生成机制提供了可能的解释，与文献中记录的幂律分布相吻合。
引用
@article{arxiv.2501.04037,
title = {Fluctuation induced intermittent transitions between distinct rhythms in balanced excitatory-inhibitory spiking networks},
author = {Xiyun Zhang and Bojun Wang and Hongjie Bi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.04037},
year = {2025}
}