关键大脑动力学的层次化组织
神经元与认知
2026-04-24 v1 生物物理
摘要
大脑的层次化组织是基本的结构原则，而大脑临界性是其集体动力学的领先假设之一。然而，结构与临界性特征之间的联系仍是一个开放的问题。本文我们通过对小鼠视觉皮层和海马体的大规模神经放电活动应用现象学重整化群方法来解决此问题。我们发现，临界性特征并非均匀，而是沿已知解剖层次在两个脑系统中系统性变化。令人惊讶的是，这一梯度的方向在不同的临界性指数之间不一致，这揭示了一种非平凡的、取决于度量的组织：基于静态属性的指数指向一个方向，而基于动态属性的指数则指向相反的方向。此外，视觉系统中的特征在视觉任务中的参与度强烈调制。我们表明，活跃参与期间不同脑区临界性标记之间的相关性足以从动力学中重建解剖层次。缩放指数紧随其后地遵循理论预测的缩放关系，并且随着层次位置而变化。我们的发现为神经元的集体动力学与大脑宏观结构之间的直接联系提供了依据。
引用
@article{arxiv.2604.21832,
title = {Hierarchical organization of critical brain dynamics},
author = {Gustavo G. Cambrainha and Daniel M. Castro and Leonardo L. Gollo and Pedro V. Carelli and Mauro Copelli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.21832},
year = {2026}
}