Добавить новость
News in English


Новости сегодня

Новости от TheMoneytizer

Mesoscopic description of hippocampal replay and metastability in spiking neural networks with short-term plasticity

by Bastian Pietras, Valentin Schmutz, Tilo Schwalger

Bottom-up models of functionally relevant patterns of neural activity provide an explicit link between neuronal dynamics and computation. A prime example of functional activity patterns are propagating bursts of place-cell activities called hippocampal replay, which is critical for memory consolidation. The sudden and repeated occurrences of these burst states during ongoing neural activity suggest metastable neural circuit dynamics. As metastability has been attributed to noise and/or slow fatigue mechanisms, we propose a concise mesoscopic model which accounts for both. Crucially, our model is bottom-up: it is analytically derived from the dynamics of finite-size networks of Linear-Nonlinear Poisson neurons with short-term synaptic depression. As such, noise is explicitly linked to stochastic spiking and network size, and fatigue is explicitly linked to synaptic dynamics. To derive the mesoscopic model, we first consider a homogeneous spiking neural network and follow the temporal coarse-graining approach of Gillespie to obtain a “chemical Langevin equation”, which can be naturally interpreted as a stochastic neural mass model. The Langevin equation is computationally inexpensive to simulate and enables a thorough study of metastable dynamics in classical setups (population spikes and Up-Down-states dynamics) by means of phase-plane analysis. An extension of the Langevin equation for small network sizes is also presented. The stochastic neural mass model constitutes the basic component of our mesoscopic model for replay. We show that the mesoscopic model faithfully captures the statistical structure of individual replayed trajectories in microscopic simulations and in previously reported experimental data. Moreover, compared to the deterministic Romani-Tsodyks model of place-cell dynamics, it exhibits a higher level of variability regarding order, direction and timing of replayed trajectories, which seems biologically more plausible and could be functionally desirable. This variability is the product of a new dynamical regime where metastability emerges from a complex interplay between finite-size fluctuations and local fatigue.

Читайте на сайте


Smi24.net — ежеминутные новости с ежедневным архивом. Только у нас — все главные новости дня без политической цензуры. Абсолютно все точки зрения, трезвая аналитика, цивилизованные споры и обсуждения без взаимных обвинений и оскорблений. Помните, что не у всех точка зрения совпадает с Вашей. Уважайте мнение других, даже если Вы отстаиваете свой взгляд и свою позицию. Мы не навязываем Вам своё видение, мы даём Вам срез событий дня без цензуры и без купюр. Новости, какие они есть —онлайн с поминутным архивом по всем городам и регионам России, Украины, Белоруссии и Абхазии. Smi24.net — живые новости в живом эфире! Быстрый поиск от Smi24.net — это не только возможность первым узнать, но и преимущество сообщить срочные новости мгновенно на любом языке мира и быть услышанным тут же. В любую минуту Вы можете добавить свою новость - здесь.




Новости от наших партнёров в Вашем городе

Ria.city
Музыкальные новости
Новости России
Экология в России и мире
Спорт в России и мире
Moscow.media










Топ новостей на этот час

Rss.plus