神经回路与网络的亚稳态动力学
神经元与认知
2022-04-01 v3
摘要
皮层神经元发出看似杂乱的动作电位或“尖峰”序列，神经网络动力学源于神经回路内协调的尖峰活动。这些丰富的动力学以多种模式显现，可自发出现，也可响应感觉输入产生的传入活动而出现。在本综述中，我们关注最好被理解为若干离散隐状态反复激活序列的神经动力学。这些瞬时占据的状态被称为“亚稳态”，并已被联系到重要的感觉与认知功能。例如，在啮齿动物味觉皮层中，亚稳态动力学已与刺激编码、期望状态及决策相关联。在猕猴的前额、顶叶和运动区域，亚稳态活动已与行为表现、选择行为、任务难度和注意力相关。本文中，我们综述神经亚稳态动力学的实验证据，以及研究神经回路中亚稳态活动的理论方法。这些方法包括：（i）基于非平衡统计物理的网络动力学理论框架；（ii）从多种神经信号中提取亚稳态状态信息的统计方法；（iii）近期受实验结果启发、用于建模亚稳态动力学涌现的神经网络方法。通过讨论这些主题，我们旨在提供一幅连贯的图景，说明不同活动状态间的转换如何为感知、记忆、期望或决策等基本功能提供神经基础，更一般地，说明亚稳态神经活动的研究如何推进我们对健康与疾病中神经回路功能的理解。
引用
@article{arxiv.2110.03025,
title = {Metastable dynamics of neural circuits and networks},
author = {Braden A. W. Brinkman and Han Yan and Arianna Maffei and Il Memming Park and Alfredo Fontanini and Jin Wang and Giancarlo La Camera},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.03025},
year = {2022}
}