非线性耦合神经涨落自组织为协同群体编码

大脑中的神经活动表现出相关涨落，可能强烈影响神经群体编码的性质。然而，此类相关神经涨落如何由内在神经回路动力学产生并随后影响神经群体活动的计算性质，仍知之甚少。主要困难在于厘清相关涨落与系统整体动力学之间的非线性耦合。在本研究中，我们在一个捕捉尖峰神经元真实非线性噪声耦合的回路模型中，研究相关神经涨落的内在动力学产生协同神经群体编码的机制。我们表明，丰富的空间相关模式自然出现在隆起吸引子网络中，并进一步揭示了微分相关与噪声相关之间的相互作用导致协同编码的动力学机制。此外，我们发现负相关可能诱导两个隆起之间的稳定束缚态，这是此前在放电率模型中未观察到的现象。这些隆起吸引子的噪声诱导效应带来若干计算优势，包括增强的工作记忆容量与高效的时空复用，并能够解释一系列与工作记忆相关的认知与行为现象。本研究提供了一种研究真实相关神经涨落的动力学方法，并洞察其在皮层计算中的作用。