具有可塑突触的神经元网络中微电路的自组织
神经元与认知
2014-12-23 v3
摘要
皮层网络的突触连接性特征是某些布线基序相对于简单随机网络模型的过度表示。这种结构部分由突触可塑性塑造，该可塑性根据神经元的发放活动促进或抑制神经元之间的连接。理论研究的重点通常是前馈输入如何驱动可塑性以形成这种网络结构。我们研究了循环网络中自组织结构的互补场景，其中脉冲时间依赖可塑性由自发动力学驱动。我们发展了一种自洽理论，通过结合快速发放协方差与突触权重动力学的快慢理论来描述网络结构的演化。通过对网络动力学的有限尺寸展开，我们获得了一组低维非线性微分方程，用于描述双突触连接基序的演化。利用该理论，我们探讨了可塑性规则的形式如何驱动皮层网络中微电路的演化。当增强和抑制近似平衡时，突触动力学取决于加权发散、汇聚和链式基序的频率。对于加性 Hebbian STDP，这些基序相互作用会在突触动力学中产生不稳定性，从而促进或抑制初始网络结构。我们的工作提供了一个一致的理论框架，用于研究循环网络中的发放活动如何与突触可塑性相互作用以确定网络结构。
引用
@article{arxiv.1411.3956,
title = {Self-organization of microcircuits in networks of neurons with plastic synapses},
author = {Gabriel Koch Ocker and Ashok Litwin-Kumar and Brent Doiron},
journal= {arXiv preprint arXiv:1411.3956},
year = {2014}
}
备注
first edit: typo in arxiv title, rearranged article to put methods after discussion. second edit: results section significantly rewritten for style and presentation, figure 9 revised