神经群体在临界与非临界状态下的最大熵模型

神经瘫痫的尺度行为的经验证据表明，大脑中的神经群体运行于临界附近。神经瘫痫的偏离常被用作距离临界性的度量，并与脑疾病相关联。来自热力学学派在最大熵（ME）模型中的热力学信號，为脑临界性提供了另一证據。这两种方法都已广泛应用于神经数据的分析中。然而，神经瘫痫临界性偏离与最大熵神经群体模型的热力学学性之间的关系尚不清楚。为解决这一问题，我们研究了在生理和药物诱导的低或高兴奋性条件下的器官性大脑片刻的自发活动，这些条件根据瘫痫动力学被分类为临界、亚临界和超临界。我们发现，来自临界培养物推断的ME模型在热力学量（如比热）中显示出临界性特征。然而，这些特征也同样强烈地出现于来自超临界培养物推断的模型——尽管其动力学被改变且功能性能较差。在相反的情况下，来自亚临界培养物推断的ME模型不显示热力学的临界性线索。重要的是，我们使用可调至和远离神经瘫痫临界性的可解释神经网络模型确认了这些结果。我们的发现表明，最大熵模型正确地区分了亚临界与临界/超临界系统。然而，它们可能无法在神经瘫痫临界性和超临界性之间进行区分，尽管它们仍可能捕捉到来自神经数据的许多重要特征。