Theta-Gamma 交叉频率耦合实现远距脑区间的协方差

交叉频率耦合（CFC）被认为在远距脑区间的通信中起重要作用。然而，其产生机制及其对底层脉冲动力学的影响尚不清楚。在此，我们研究了由区域间长程连接耦合的两个相互作用的远距神经元模块的动力学。每个神经元模块由通过基于电导的突触进行局部连接的二次积分发放神经元群体的兴奋性和抑制性群体组成。这两个模块通过代表长程传导时间的延迟进行互惠耦合。我们应用 Ott-Antonsen 假设将脉冲动力学简化为相应的平均场方程，即一小组延迟微分方程。对这些平均场方程的分岔分析表明，区域间传导延迟足以通过环面分岔产生 CFC。CFC 期间的脉冲相关性分析表明，几个局部簇在 gamma 频段表现出同步发放。这些簇在同一群体内的簇对之间表现出局部去相关发放。相反，这些簇在具有相似发放频率的远距簇之间表现出长程 gamma 频段交叉协方差。不同 gamma 频率的相互作用产生拍频，导致群体水平的 CFC。我们分析了脉冲计数与宏观快慢振荡相位的关系，发现群体脉冲计数随宏观相位而变化。这种发放相位偏好伴随着具有高脉冲计数和低 Fano 因子的相位窗口，这适合于群体速率编码。我们的工作表明，区域间传导延迟在 CFC 的涌现中起重要作用，且底层脉冲动力学可能支持长程通信和神经编码。