×
泽内普·阿克凯;黄新宪;法尔赞·纳迪姆;伯色阿弥陀佛

突触抑制的神经元网络中的锁相和双稳态。 （英语） Zbl 1380.34055号

物理D 364, 8-21 (2018).
摘要：我们考虑两个振荡神经元与抑制性突触耦合形成的循环网络。我们使用神经元的相位响应曲线和短期突触抑制的特性来定义网络活动的Poincaré映射。这些映射的不动点对应于网络的锁相模式。使用这些映射，我们分析了短期突触抑制导致双稳态锁相周期解存在的条件。我们表明，当神经元的相响应曲线或短期抑郁曲线发生足够大的变化时，就会出现双稳态。该结果适用于任何I型振荡器，我们使用二次积分和Fire以及Morris Lecar神经元模型来说明我们的发现。

引用于1文件

MSC公司：

34立方厘米 常微分方程的非线性振动和耦合振子
92B20型 生物研究、人工生命和相关主题中的神经网络
37N25号 生物学中的动力系统

关键词：

耦合振子;相位响应曲线;二维庞加莱映射;双稳态;短期突触抑制

软件：

XPPAUT公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{Z.Akcay}等人，《物理学》D 364，8--21（2018；Zbl 1380.34055）
全文： 内政部 链接

参考文献：

[1] Winfree，A.，《生物时间的几何学》（1980），Springer:Springer New York·Zbl 0464.92001
[2] Calabrese，R.，运动模式生成网络中的振荡，电流。操作。神经生物学。，5, 816-823 (1995)
[3] Kuramoto，Y.，《化学振荡、波浪和湍流》（1984），《施普林格：施普林格-柏林》·Zbl 0558.76051号
[4] Ermentrout，G.B。；Kopell，N.，耦合神经振荡器系统中的振荡器死亡，SIAM J.Appl。数学。，50125-146（1990年）·Zbl 0686.34033号
[5] Crawford，J.，全局耦合振子夹带中的尺度和奇异性，Phys。修订稿。，74, 4341 (1995)
[6] Golomb，D。；Hansel博士。；Shraiman，B。；Sompolinsky，H.，全局耦合相位振荡器中的聚集，物理学。版本A，45，3516（1992）
[7] Dror，R。；卡纳维尔，C。；Butera，R。；克拉克·J。；Byrne，J.，基于相位响应曲线的耦合振荡器环稳定性数学判据，Biol。网络。，80, 11-23 (1999) ·Zbl 0912.92007号
[8] Ermentrout，B.，i型膜，相位重置曲线和同步，神经计算。，8, 979-1001 (1996)
[9] Bose，A。；Booth，V.，短期突触抑制抑制性神经元网络中共存的活动模式，J.Theoret。生物学，272，42-54（2011）·Zbl 1405.92007年
[10] 马诺，Y。；Nadim，F.，突触抑制通过反复抑制连接介导神经元网络的双稳态，《神经科学杂志》。，21, 23, 9460-9470 (2001)
[11] 蒙吉洛，G。；Hansel，D。；van Vreeswijk，C.，具有非线性突触传递的神经元网络中的双稳态和时空不规则性，Phys。修订稿。，108, 158101 (2012)
[12] Kilpatrick，Z.，短期突触抑制改善知觉多稳态中的信息传递，Front。计算。神经科学。，7, 85 (2013)
[13] Miller，P.，通过随机促进突触稳定记忆状态，J.Math。神经科学。，3, 1, 19 (2013) ·Zbl 1291.92042号
[14] 加兰，R。；Ermentrout，G.B。；Urban，N.，《从实验估计的相位重设曲线预测同步神经集合》，神经计算，69，10-12，1112-1115（2006）
[15] 净额，T。；Schwemmer，M。；Lewis，T.，《神经元相位响应曲线的实验估计：理论和实践问题》，（Schultheiss，N.；Prinz，A.；Butera，R.，《神经科学中的相位响应曲线》（2012），Springer），95-130
[16] 曾，H。；马丁内斯（D.Martinez）。；Nadim，F.，《循环振荡网络中神经元和突触的频率偏好》，《神经科学杂志》。，34 (2014), 12933-1294
[17] 黄，X.，《使用前馈网络推断反馈神经网络的活性》（2011），新泽西理工学院（博士论文）
[18] Goel，P。；Ermentrout，B.，同步，脉冲耦合振荡器的稳定性和发射模式，Physica D，163191-216（2002）·Zbl 1008.70017号
[19] 莫里斯，C。；Lecar，H.，藤壶巨肌纤维中的电压振荡，Biophys。J.，35，193-213（1981）
[20] Z.阿克凯。；Bose，A。；Nadim，F.，《突触可塑性对两个振荡神经元网络中相位和周期锁定的影响》，J.Math。神经科学。，4, 8 (2014) ·Zbl 1291.92019
[21] Oprisan，S。；Canavier，C.，《脉冲耦合振荡器环的稳定性分析：脉冲后第二个周期中相位重置的影响对于同步性和长脉冲来说都很重要，Differ。埃克。动态。系统。，9, 3, 243-258 (2002) ·Zbl 1231.34064号
[22] Achuthan，S。；Butera，R。；Canavier，C.，弱耦合相位重置曲线的突触和内在决定因素，J.Comput。神经科学。，30, 373-390 (2011) ·Zbl 1446.92102号
[23] 雅培，L。；瓦雷拉，J。；Sen，K。；Nelson，S.，突触抑制和皮层增益控制，《科学》，275220-224（1997）
[24] 穆瑟，C。；纳迪姆，F。；Bose，A.，甲壳动物幽门三相节律的维持阶段，J.Math。生物学，57，161-181（2008）·Zbl 1146.92308号
[25] Ermentrout，B.，《动力学系统的模拟、分析和动画制作：XPPAUT研究人员和学生指南》（2002年），SIAM:SIAM Philadelphia·Zbl 1003.68738号
[26] Achuthan，S。；Canavier，C.，《相位重设曲线确定神经振荡器网络中的同步、相位锁定和聚类》，J.Neurosci。，29, 16, 5218-5233 (2009)
[27] 卡纳维尔，C.C。；Butera，R.J。；Dror，R.O。；巴克斯特医学博士。；克拉克，J.W。；Byrne，J.H.，模型神经元的相位响应特性决定了步态生成的环形电路模型中表达的模式，Biol。网络。，77, 6, 367-380 (1997) ·2011年9月9日
[28] Ermentrout，G.B.，耦合神经振荡器系统中的多脉冲相互作用和平均，J.Math。生物学，29，195-217（1991）·Zbl 0718.92004号
[29] Oprisan，S。；Prinz，A。；Canavier，C.，一个模型和一个生物神经元的混合电路中的相位重置和相位锁定，Biophys。J.，87，4，2283-2298（2004）
[30] Pervouchine，D。；净额，T。；Rostein，H。；怀特，J。；坎宁安，M。；惠廷顿，M。；Kopell，N.，《内嗅皮层和海马体动态编码低维图》，神经计算。，182617-2650（2006年）·Zbl 1102.92008年
[31] Canavier，C.，作为信息传输工具的相位重设，Curr。操作。神经生物学。，31, 206-213 (2015)
[32] 哦，M。；Matveev，V.，i型神经元非弱耦合抑制网络中的锁相丢失，J.Compute。神经科学。，26, 2, 303-320 (2009)
[33] 法瑞斯，M。；Wilson，C.，用突触输入和电流注入测量丘脑底神经元的相反应曲线，神经生理学杂志。，108, 7, 1822-1837 (2012)
[34] Bose，A。；马诺，Y。；Nadim，F.，突触抑制引起的双稳态振荡，SIAM J.Appl。数学。，62, 2, 706-727 (2001) ·Zbl 0990.92005号
[35] Chance，F。；纳尔逊，S。；Abbott，L.，突触抑制和V1细胞的时间反应特征，J.Neurosci。，18, 12, 4785-4799 (1998)
[36] Chandrasekaran，L。；马特维耶夫，V。；Bose，A.，《全球抑制网络中聚集态的多重稳定性》，Physica D，238253-263（2009）·Zbl 1157.92005年
[37] Zenke，F。；艾格尼丝，E。；Gerstner，W.，《在尖峰神经网络中形成和检索记忆的多种突触可塑性机制》，自然通讯。，6, 6922 (2015)
[38] Chandrasekaran，L。；Achuthan，S。；Canavier，C.，神经振荡器脉冲耦合网络中两个簇解的稳定性，J.Compute。神经科学。，30, 2, 427-445 (2011) ·Zbl 1446.92035号
[39] Oprisan，S.，基于尖峰时间重置曲线方法的环形神经网络中锁相模式的存在性和稳定性准则，J.Theoret。生物学，262,232-244（2011）·Zbl 1403.92010年
[40] Oprisan，S。；Austin，D.，锁相模式预测的广义相位重置方法，PLoS One，12，3，e0174304（2017）
[41] Takeuchi，T。；Duszkiewicz，A.J。；Morris，R.G.M.，《突触可塑性和记忆假说：编码、储存和持久性》，Philos。事务处理。R.Soc.B，369、1633、20130288（2014）
[42] Loebel，A。；Tsodyks，M.，《具有突触抑制的递归网络中的集合同步计算》，J.Compuat。神经科学。，13, 111-124 (2002)
[43] 霍尔克曼，D。；Tsodyks，M.，《皮层网络中上升和下降状态的出现》，《公共科学图书馆·计算》。生物学，2175-181（2006）
[44] Schwlager，T。；德格尔，M。；Gerstner，W.，《走向皮质醇柱理论：从尖峰神经元到有限大小的相互作用种群》，《公共科学图书馆·计算》。生物，13，4，e1005507（2017）
[45] Anwar，H。；李，X。；Bucher，D.M。；Nadim，F.，强调抑制的短期突触可塑性的功能作用，Curr。操作。神经生物学。，43, 71-78 (2017)
[46] 克兰德尔，S.R。；Cruikshank，S.J。；Connors，B.W.，《皮质丘脑开关：用动态突触控制丘脑》，《神经元》，第86期，第768-782页（2015年）
[47] 贝克，C.A。；Carlson，B.A.，中脑神经元的短期抑郁、时间总和和起始抑制形状间隔调谐，神经科学杂志。，34, 14272-14287 (2014)
[48] 奥斯瓦尔德，A。；Urban，N.，行为相关节律和突触可塑性之间的相互作用改变梨状皮层的编码，神经科学杂志。，326092-6104（2012年）
[49] Oline，S.N。；Burger，R.M.，《短期突触抑制在鸡的耳蜗核内分布》，《神经科学杂志》。，34, 1314-1324 (2014)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。