热力学临界点处静息脑活动的普适组织
生物物理
2013-04-16 v1 无序系统与神经网络
神经元与认知
摘要
热力学临界性描述了多种复杂系统中涌现的现象。在哺乳动物大脑中，由神经元相互作用自发产生的复杂动力学已被表征为神经元雪崩，这是一种临界分支动力学形式。在此，我们表明神经元雪崩也反映了大脑动力学被组织在接近热力学临界点的状态。我们分别使用高密度颅内微电极阵列和脑磁图记录了猴子和人类在静息状态下的自发皮层活动。通过数值改变一个等效于热力学温度的控制参数，我们在实际生理条件附近观察到了皮层活动中典型的临界行为，包括序参量的相变，以及磁化率和比热的发散。对这些量的有限尺寸标度分析使我们能够推导出在猴子和人类中高度一致的稳健临界指数，揭示了大脑动力学一种独特 yet 普适的组织形式。
引用
@article{arxiv.1304.3748,
title = {Universal Organization of Resting Brain Activity at the Thermodynamic Critical Point},
author = {Shan Yu and Hongdian Yang and Oren Shriki and Dietmar Plenz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1304.3748},
year = {2013}
}