信息容量与传输在具有神经元雪崩的平衡皮层网络中最大化
神经元与认知
2010-12-17 v1 无序系统与神经网络
生物物理
摘要
皮层网络能够产生的神经活动模式库限制了网络传递和处理信息的能力。在这里，我们测量了从皮层培养物、乌拉坦麻醉大鼠和清醒猕猴的多位点局部场电位（LFP）记录中获得的活性模式。首先，我们使用香农熵量化了自发和刺激诱发活动的模式库的信息容量。接下来，我们使用互信息量化了刺激与响应之间信息传递的效率。通过系统改变体外和网络模型中的兴奋/抑制（E/I）比率，我们发现信息容量和信息传递都在一个特定的中间E/I比率处最大化，此时自发活动以神经元雪崩的形式出现。接着，我们利用体外和模型结果正确预测了体内信息容量以及自发活动期间神经元群之间的相互作用。我们的实验与模型之间的紧密一致性表明，神经元雪崩和峰值信息容量源于临界性，并且是具有平衡E/I的皮层网络的普遍特性。
引用
@article{arxiv.1012.3623,
title = {Information capacity and transmission are maximized in balanced cortical networks with neuronal avalanches},
author = {Woodrow L. Shew and Hongdian Yang and Shan Yu and Rajarshi Roy and Dietmar Plenz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1012.3623},
year = {2010}
}