临界状态下可兴奋网络的最优动态范围

复杂系统研究中的一个反复出现的观点是，最优信息处理可在分岔点或相变附近找到。然而，这一启发式假设很少（如果有的话）有具体的实现，其中某个标准且生物学相关的量在临界性处被优化。在此我们给出这一现象的清晰例子：一个由可兴奋单元组成的网络在非平衡相变的临界点处其灵敏度和动态范围达到最大。我们的结果与缝隙连接（gap junctions）在嗅小球和视网膜节细胞输出中的重要作用相兼容。同步和全局振荡也出现在网络动力学中。我们提出，电耦合的主要功能性作用是增强动态范围，从而允许对跨越数个数量级的信息进行编码。该机制可为心理物理定律提供微观神经基础。