静息状态人类脑磁图中的临界性比例与调谐
神经元与认知
2026-03-17 v2 无序系统与神经网络
统计力学
生物物理
摘要
从1/f噪声到神经元 avalanches，脑活动中比例现象的证据日益与临界性调谐联系在一起。比例概念与重正化群(RG)密切相关，本质上提供了概括性简化描述，适用于多样物理系统。遵循RG思想，比例规律已在微观尺度的神经元群体中报道。是否存在类似的比例原则支配人类大脑的大尺度神经活动，以及它们如何与神经生理学相关，仍未得到解决。本文分析了人类静息状态脑磁图( MEG)的大规模电生理记录，对人类静息状态脑活动应用一种受RG启发的粗化方法，以追踪跨尺度的集体神经动力学。我们发现，多个可观测量在粗化过程中表现出稳健的比例不变行为：活动方差和相关性按幂律增长，协方差特征根遵循特定比例关系，神经元 avalanches statistics保持不变。通过一种可解析的神经网络模型，我们展示观察到的比例迹象在系统略低于临界状态时出现，并且比例指数取决于兴奋-抑制平衡。这些发现表明，RG启发的比例分析可以揭示非侵入性人类电生理学中临界动力学的迹象，并为从大规模脑记录中估算兴奋-抑制平衡提供了原则性方法。
引用
@article{arxiv.2602.17820,
title = {Scaling and tuning to criticality in resting-state human magnetoencephalography},
author = {Irem Topal and Anna Poggialini and Marco Dal Maschio and Daniele De Martino and Oren Shriki and Fabrizio Lombardi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.17820},
year = {2026}
}