Sci. Adv. 速递：模块化结构促进噪声驱动下神经网络同步的控制

关键词：神经网络，模块化结构，同步，神经工程学，集体网络动力学

论文题目：Modular architecture facilitates noise-driven control of synchrony in neuronal networks期刊名称：Science Advances论文地址：https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.ade1755

哺乳动物皮层中的高级信息处理需要在专门的回路中进行分离处理，并在多个回路之间进行整合。一种可能的实现方式，是通过在具有不同同步水平的状态之间灵活切换，来满足这些看似相反的需求。然而，控制神经网络中复杂同步模式的机制仍然不清楚。

这项研究使用精密神经工程学（neuroengineering）来操作和刺激离体皮层神经元网络，结合脉冲神经元的计算机模型和随机耦合模块的介观模型，表明（i）模块化结构增强了网络对作为外部异步刺激传递的噪声的敏感性，以及（ii）刺激神经元中突触资源的持续耗竭是这一效应的基本机制。综上所述，研究结果表明，可兴奋单元结构化网络中的固有动力学状态由其模块化结构和外部输入的属性共同决定。

图1. 模块化神经元培养中的光遗传学刺激增加集体网络动力学的变化性。

图2. 光遗传学刺激导致网络范围内的集体活动扰动，这在模块化结构下更容易实现。

图3. 使用 LIF 神经元模型进行模块化网络的微观水平模拟。

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编译｜梁金

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