具有活跃神经元主导结构的自组织神经网络的神经元雪崩

神经元雪崩是一种自发性神经元活动，其群体事件规模服从指数为 -3/2 的幂律分布。该现象已在皮层浅层中于体内（\emph{in vivo}）和体外（\emph{in vitro}）观察到。本文分析了一种具有活跃神经元主导结构的新型自组织神经网络的信息传递。在该网络中，当输入强度适当时可观察到神经元雪崩。我们发现，通过脉冲时序依赖可塑性（spike-timing dependent plasticity）进行的网络学习过程显著增加了网络结构的复杂性，最终自组织形成活跃神经元主导的连接性。当网络动力学以神经元雪崩形式传播时，活动模式的熵及其产生的突触后输入的复杂性均达到最大化。这种涌现拓扑结构有利于高效的信息传递，也可能解释了该网络相较于具有不同神经连接性的其他典型网络所具备的大信息容量。