基于电导突触电流的兴奋性-抑制性脉冲神经元群体中的无标度雪崩

我们研究了具有基于电导突触的稀疏连接兴奋性-抑制性(EI)脉冲漏积分-发放神经元群体的自发临界动力学。我们采用自底向上方法推导单神经元增益函数与线性泊松神经元近似，并用以研究EI群体的平均场动力学及其分岔。在低发放率 regime，静止态因鞍结或Hopf分岔失去稳定性。特别地，在Bogdanov-Takens (BT)分岔点——即二维动力系统Hopf分岔线与鞍结分岔线的交点——网络展现出雪崩动力学，其雪崩大小与持续时间分布均呈幂律。这与皮层低发放自发活动的特征相符。通过对增益函数及兴奋性、抑制性零斜线线性化，我们可近似BT分岔点的位置。在控制参数相空间中，该点对应于兴奋与抑制的内部平衡，以及对兴奋性群体的略微过量的外部兴奋输入。由于平均兴奋与抑制电流的紧密平衡，单个细胞的发放由涨落驱动。在BT点附近，神经元发放为泊松过程，神经元群体平均膜电位近似处于工作区间$[V_{Rest}, V_{th}]$中部。此外，EI网络同时接近振荡与活跃-静默相变 regime。