多神经元时变群体发放活动中刺激与发放历史效应的单试次估计：一项仿真研究

皮层回路中的神经元表现出协调的发放活动，并能在行为和认知过程中产生相关的同步发放。我们近期开发了一种通过将同步神经元交互模型（例如自旋玻璃模型）与状态空间方法相结合来估计相关群体活动动力学的方法（Shimazaki 等，2012，PLoS Comput Biol 8 e1002385）。该方法使我们能够估计在相同实验条件下重复试次中可重现的刺激诱发神经元交互动力学。然而，如果神经元动力学在不同试次间表现出显著变异性，该方法可能不适用于检测刺激响应。此外，先前的模型未包含神经元过去发放活动对当前群体活动状态的影响。在本研究中，我们开发了一种参数化方法，用于从单试次数据中同时估计刺激和发放历史对群体活动的影响，即使神经元表现出与这些效应在很大程度上无关的动力学。为实现这一目标，我们将群体神经元活动建模为一个隐过程，并将刺激和发放历史效应作为该隐过程的外源输入。我们开发了一种期望最大化算法，可同时实现隐过程、刺激响应和发放历史效应的估计。所提出的方法可用于分析内部皮层状态与感觉诱发活动之间的交互作用。