鸣禽 HVC 核作为中枢模式发生器网络的模型

我们提出了一种成年鸣禽核 HVC 的功能架构，其核心要素是“功能音节单元”(functional syllable unit, FSU)。在该模型中，HVC 被组织为 FSUs，每个 FSU 为发声中一个音节的产生提供基础。在每个 FSU 内，抑制性神经元群体采取两种操作状态之一：(A) 同时放电，即所有抑制性神经元同时放电；以及 (B) 抑制性神经元的竞争性放电。这些基本活动模式之间的切换通过抑制性神经元之间突触强度的变化来实现。抑制性神经元连接到兴奋性投射神经元，使得在状态 (A) 下投射神经元的活动被抑制，而在状态 (B) 下可发生投射神经元的顺序放电模式。后一种状态通过从投射神经元到抑制性神经元的反馈而稳定。特定物种的歌曲构成由不同 FSUs 彼此功能连接的方式区分。我们的计算模型由基于生物物理的神经元构建。我们说明，对 HVC 活动的许多观测可由所提出的 FSU 群体的动力学解释，并且我们确定了该模型中当前可通过实验测试的方面。此外，独立于 FSU 的核心特征，我们提出模式之间的转换可能受神经调制的生物物理机制支配。