具有 spike-frequency adaptation 的下一代神经质量模型中的群体放电与爆发
无序系统与神经网络
2023-03-08 v1 动力系统
适应与自组织系统
生物物理
神经元与认知
摘要
Spike-frequency adaptation (SFA, 放电频率适应)是一种基本的神经元机制,它考虑了由于放电发射导致的疲劳以及随之而来的放电活动减少。我们研究了这种适应机制对通过指数衰减突触后电位耦合的二次积分-放电(QIF)兴奋性 and 抑制性神经元网络的宏观动力学的影响。特别地,我们采用精确的平均场约化来研究群体活动,这产生了下一代神经质量模型。这种低维约化允许推导分岔图,并识别在单个及两个相同耦合神经质量中出现的可能的宏观 regime。在单群体中,SFA 促进兴奋性网络中群体爆发的出现,而阻碍抑制性网络中的紧张性群体放电。两个神经质量在无适应时的对称耦合导致具有对称性破缺的宏观解的出现:即抑制性情形下的嵌合体样解和兴奋性情形下的反相群体放电。SFA 的加入导致了新的集体动力学 regime,表现出快突触时间尺度与慢适应时间尺度之间的跨频率耦合(CFC),范围从反相慢-快嵌套振荡到对称和非对称爆发现象。对这些 - 范围内 CFC 节律的分析表明,SFA 的减少导致 频率升高同时 频率降低。这类似于实验报道的啮齿动物海马和嗅皮层在胆碱能调制下(已知会降低 SFA)的情况。
引用
@article{arxiv.2210.04673,
title = {Population spiking and bursting in next generation neural masses with spike-frequency adaptation},
author = {Alberto Ferrara and David Angulo-Garcia and Alessandro Torcini and Simona Olmi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.04673},
year = {2023}
}