突触强度与网络结构间的最优相互作用增强层级模块化网络中的活动涨落与信息传播
神经元与认知
2020-04-14 v4 适应与自组织系统
摘要
在脉冲神经元网络模型中，网络结构与突触参数对活动传播的联合影响仍是一个开放问题。本文使用信息论方法研究具有层级模块化拓扑的脉冲网络中的活动传播。我们观察到，在网络规模保持不变的情况下，优化的成对信息传播源于（i）全局突触强度参数的增加，或（ii）网络中模块数量的增加。在群体水平上，相邻模块间活动的信息传播随着模块数量的增加而增强，直至达到最大值后下降，表明突触强度与模块化之间存在针对群体信息流的最优相互作用。这与在成对神经元间评估的信息传播形成对比，后者在这两个参数范围取最大值时达到最大值。通过检验突触强度和模块数量增加时的网络行为，我们发现这些增加与两种不同效应相关联：（i）单个神经元自相关的增加，以及（ii）成对神经元间互相关的增加。第二种效应与网络中更好的信息传播相关。我们的结果揭示了将拓扑特征和突触强度水平与皮层网络中信息传输联系起来的作用。
引用
@article{arxiv.1905.01181,
title = {Optimal interplay between synaptic strengths and network structure enhances activity fluctuations and information propagation in hierarchical modular networks},
author = {Rodrigo F. O. Pena and Vinicius Lima and Renan O. Shimoura and João P. Novato and Antonio C. Roque},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.01181},
year = {2020}
}
备注
19 pages, 7 figures