ホームスタシス可塑性を有するウィルソン・コーワンモデルにおける複数の時間スケールによって誘発される複雑なダイナミクス

科学分野:

• 計算神経科学
• 力学系理論
• 数理生物学

背景:

• ホームスタシスシナプス可塑性は、神経活動よりも遅い時間スケールで動作し、神経集団の安定性に不可欠である。
• ホームスタシス可塑性を有する神経集団モデルは、混合モード振動（MMO）やカオスを含む複雑なダイナミクスを示すことがある。

研究 の 目的:

• ホームスタシス可塑性を有する単一ノードのウィルソン・コーワンモデルにおける複雑な挙動の背後にある力学的なメカニズムを調査する。
• 神経集団ダイナミクスに対する3つの異なる時間スケールの影響を分析する。

主な方法:

• ホームスタシス可塑性を組み込んだ単一ノードのウィルソン・コーワンモデルを研究した。
• 2つおよび3つの時間スケールフレームワーク全体でダイナミクスを分析した。
• 折り畳まれた特異点の分岐とその遷移における役割を調査した。

主要な成果:

• 2つの時間スケール解析により、特定の折り畳まれた特異点に関連するキャナード誘発MMOおよび周期倍加カスケードが明らかになった。
• 3つの時間スケール解析により、特異軌道構造を定義する特異点間の相互作用が実証された。
• MMOとリラクゼーション振動間の遷移を制御する縮退した折り畳まれた点が特定された。

結論:

• 時間スケールの相対的な分離は、神経集団モデルにおける複雑な動的挙動に大きく影響する。
• 折り畳まれた特異点は、異なる動的レジーム間の遷移において重要な役割を果たす。
• この研究は、シナプス重量のダイナミクスが神経集団の複雑性にどのように寄与するかについての包括的な理解を提供する。