神经元雪崩意味着临界态皮层网络具有最大动态范围
神经元与认知
2009-11-09 v3
摘要
自发神经元活动是皮层的一个普遍特征。其时空组织反映了过去的输入并调节未来的网络输出。在此，我们研究是否一种特定类型的自发活动是由一个针对输入处理优化的网络产生的。神经元雪崩是一种在体外和体内皮层浅层观察到的自发活动，其统计特性符合处于“临界态”网络的预期。理论预测临界态，因此神经元雪崩，对于输入处理是最优的，但直到现在，这在实验中尚未得到验证。在此，我们使用在平面微电极阵列上生长的皮层切片培养物来证明，产生神经元雪崩的皮层网络受益于最大化的动态范围，即响应最大范围刺激的能力。通过改变培养物中兴奋和抑制的比例，我们推导出刺激处理的网络调谐曲线，作为与临界态距离的函数，与我们的模拟预测一致。我们的发现表明，在皮层中，(1) 平衡的兴奋和抑制建立了临界态，这最大化了可处理的输入范围，以及 (2) 自发活动和输入处理在临界现象的背景下是统一的。
引用
@article{arxiv.0906.0527,
title = {Neuronal avalanches imply maximum dynamic range in cortical networks at criticality},
author = {Woodrow L. Shew and Hongdian Yang and Thomas Petermann and Rajarshi Roy and Dietmar Plenz},
journal= {arXiv preprint arXiv:0906.0527},
year = {2009}
}
备注
main text - 16 pages, 4 figures; supplementary materials - 6 pages, 5 figures