爆发性神经元网络中的间歇同步

在抑制性和兴奋性耦合的爆发性神经元网络中，同步振荡在从中枢模式发生器到人脑回路的各种神经系统中都很常见。后者的一个例子是基底神经节的皮层下网络，由丘脑底核和苍白球的兴奋性和抑制性爆发神经元构成，参与运动控制并受帕金森病影响。最近的实验证明了该网络中神经活动锁相的间歇性。本文探讨了网络中解释间歇性锁相的一种潜在机制。我们将网络简化为一个由两个抑制性耦合单元组成的模型，并探索其动力学。我们使用动力系统的几何分析和奇异摄动方法将完整模型简化为更简单的方程组。数学分析使用了三个具有两个不同时间尺度的慢变量。间歇同步振荡由重叠放电产生，这关键取决于慢相平面的几何形状、慢变量之间的相互作用以及突触强度。两个慢变量负责产生具有重叠放电的活动模式，而另一个更慢的变量增强了不规则和间歇活动模式的鲁棒性。虽然所分析的网络和所探索的间歇同步机制似乎相当普遍，但该分析的结果可用于追踪已知受帕金森病影响的特定生物物理参数（突触强度和钙动力学参数）的值。