STDP 与触须系统中偏好相位的分布

大鼠和小鼠利用触须探查环境。通过有节奏地前后摆动触须，它们能探测物体存在、定位并辨识其纹理。定位可通过推断触须位置实现。追踪摆动周期相位的节律性神经元编码有关触须方位角位置的信息。这些神经元的特征是放电偏好相位呈窄分布。因此，汇聚若干上游神经元的节律信号预期会在下游种群中产生窄得多的偏好相位分布，然而这在经验上未被观测到。此处我们展示脉冲时序依赖可塑性（STDP）如何为这一难题提供解答。我们利用建模研究框架考察了 STDP 对神经种群向下游传递节律信息的效用之影响。我们发现，在广泛参数范围内，尽管所有突触权重保持动态，STDP 仍促进了节律信息传递。结果，下游神经元的偏好相位并不固定，而是随时间漂移，其漂移速度取决于偏好相位，从而诱导出偏好相位的分布。我们进一步分析了 STDP 规则如何支配下游种群中偏好相位的分布。这一 STDP 规则与偏好相位分布间的联系构成了对我们理论的自然检验。