将慢性应激建模为循环工作记忆网络中的兴奋-抑制扰动

应激是由神经和生理系统协调的适应性反应。虽然急性应激可以增强生存能力，但慢性应激会导致大脑结构变化、认知功能障碍和精神疾病风险增加。在细胞水平上，慢性应激将前额叶锥体神经元的兴奋-抑制（E/I）平衡转向抑制主导，然而这些改变的潜在机制仍然未知。我们在此使用在工作记忆任务上训练的循环神经元网络来研究可能导致抑制性主导的可能机制。慢性应激被建模为突触强度或神经元活动的调节，系统地将八个候选算子与三个实验驱动的应激诱导的前额叶功能障碍特征进行比较：抑制性主导、兴奋性功能减退和任务表现受损。这些特征都由单一的应激机制——更强的抑制性到兴奋性突触——所恢复。将朴素网络与在应激机制下训练的弹性网络进行对比，我们发现弹性训练不仅在应激下保持了任务表现，而且还将网络限制在有无应激时相同的动态子空间和能量状态。这种弹性是有代价的：当任务需要比训练时更长的记忆时，弹性网络的泛化能力较差，这表明弹性网络找到了一种针对训练状态的专门化解决方案。这种弹性与泛化性能之间的权衡在应激幅度和网络规模上持续存在，为慢性应激后动物中报道的向僵化、习惯性行为转变提供了计算模拟。