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单节点 Wilson--Cowan 模型解释精神分裂症中语音诱发的 $\gamma$ 频段缺陷

神经元与认知 2026-01-22 v1

摘要

皮层 γ\gamma 频段活动反映了局部兴奋-抑制(E/I)平衡。在精神分裂症(SCZ)中,任务诱发 γ\gamma 的降低提示 E/I 动力学发生了改变,但目前尚不清楚这种差异是源于输入特性,还是 E/I 工作点和增益的系统性偏移。我们将受耳蜗启发的语音前端与 Wilson-Cowan E/I 模型耦合,以模拟三种条件下的 γ\gamma 反应:健康、SCZ-语音和 SCZ-语义。测量指标包括事件相关谱扰动(ERSPγ_\gamma)和阈值时间占比(γ\gamma%)。结果呈现出稳定的层级关系:健康(语音/语义) >> SCZ(语音) >> SCZ(语义),且在等能量控制和增益扰动下保持稳健。网络动力学与单节点解一致,支持了可解释性。药理学类似物表现出双向效应:抑制降低使 γ\gamma 下降,而兴奋降低使 γ\gamma 升高,且未出现自持振荡。研究结果表明,SCZ 的 γ\gamma 缺陷更多与 E/I 工作点和增益的偏移相关,而非输入差异。该流程为语音诱发 γ\gamma 提供了一个可测试、可复用的机制框架,并为跨人群研究提供了基线。

关键词

引用

@article{arxiv.2601.15032,
  title  = {Single-Node Wilson--Cowan Model Accounts for Speech-Evoked $\gamma$-Band Deficits in Schizophrenia},
  author = {Zhengdi Zhang and Yan Xu and Wenjun Xia},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2601.15032},
  year   = {2026}
}