海马体中的空间与序列：从同调角度看

拓扑技术正在成为研究神经网络中信息流的流行工具。特别是单纯同调理论用于分析认知空间表征如何从大量独立神经元贡献中涌现。与此同时，越来越多的研究表明，许多认知功能是由活动的序列模式维持的。本文使用路径同调理论研究此类序列的储备库——这是一种无偏、通用的做法，不需要对序列的本质、功能、底层机制或其他上下文作出先验假设。我们聚焦于海马体——这是哺熊动物学习和记忆的关键使能器——并以类似方式对其活动的序数排列进行量化，方法类似于其以单纯同调形式之前研究的拓扑结构。结果表明，空间导航期间产生的大多数序列在结构上等价于彼此。只有少数类别的不同序列形成一种稳定的序数模式序列架构，随着序列储备库的整合而保持稳定。重要的是，两种地图的结构都由短序列的组合维持，暗示短暂活动图案主导了生理计算。这种序数组织在空间学习特征时间尺度上出现并稳定，显示出类似的动力学。然而，序数图通常不反映拓扑亲和性——空间和序列分析分别解决了尖流的不同方面，代表了两种互补的信息处理格式。