Balance of excitation and inhibition determines 1/f power spectrum in neuronal networks

缩放比例 物理 临界性 光谱密度 统计物理学 噪音(视频) 抑制性突触后电位 激发 指数 兴奋性突触后电位 自组织临界性 神经科学 数学 计算机科学 生物 量子力学 统计 图像(数学) 语言学 哲学 人工智能 核物理学 几何学
作者
Fabrizio Lombardi,Hans J. Herrmann,L. de Arcangelis
出处
期刊:Chaos [American Institute of Physics]
卷期号:27 (4) 被引量:125
标识
DOI:10.1063/1.4979043
摘要

The 1/f-like decay observed in the power spectrum of electro-physiological signals, along with scale-free statistics of the so-called neuronal avalanches, constitutes evidence of criticality in neuronal systems. Recent in vitro studies have shown that avalanche dynamics at criticality corresponds to some specific balance of excitation and inhibition, thus suggesting that this is a basic feature of the critical state of neuronal networks. In particular, a lack of inhibition significantly alters the temporal structure of the spontaneous avalanche activity and leads to an anomalous abundance of large avalanches. Here, we study the relationship between network inhibition and the scaling exponent β of the power spectral density (PSD) of avalanche activity in a neuronal network model inspired in Self-Organized Criticality. We find that this scaling exponent depends on the percentage of inhibitory synapses and tends to the value β = 1 for a percentage of about 30%. More specifically, β is close to 2, namely, Brownian noise, for purely excitatory networks and decreases towards values in the interval [1, 1.4] as the percentage of inhibitory synapses ranges between 20% and 30%, in agreement with experimental findings. These results indicate that the level of inhibition affects the frequency spectrum of resting brain activity and suggest the analysis of the PSD scaling behavior as a possible tool to study pathological conditions.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
大意的谷波完成签到,获得积分10
刚刚
等等发布了新的文献求助10
刚刚
叶落发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
流彩完成签到,获得积分10
刚刚
我能私信骂你吗的应助被DrM采纳,获得10
刚刚
陈陌与发布了新的文献求助30
刚刚
NexusExplorer的应助被lyric采纳,获得10
1秒前
负责的幻天完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
溯123的应助被思考采纳,获得10
1秒前
刘辞忧发布了新的文献求助10
1秒前
吃嘎嘎完成签到,获得积分10
2秒前
潘盼番完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
祥印发布了新的文献求助10
3秒前
野猪乔治发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
Enshin完成签到,获得积分10
4秒前
Peipei完成签到,获得积分10
4秒前
清秀的士萧完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
sss完成签到,获得积分10
4秒前
美伢完成签到,获得积分10
4秒前
潘盼番发布了新的文献求助10
5秒前
Ccaibc发布了新的文献求助10
5秒前
何以完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
6秒前
6秒前
6秒前
斯文败类的应助被You采纳,获得10
7秒前
7秒前
duoduo发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
CodeCraft的应助被为什么我不行采纳,获得10
7秒前
快乐一江完成签到,获得积分10
8秒前
carol0705发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Organizational Behavior 510
A Silent Apostrophe:The Fayum Portraits 350
Sing with Understanding: Introduction to Theology in Christian Congregational Song, 3rd ed 330
Fractal analysis evaluation of regenerated bone in grafted and graftless maxillary sinus elevation procedures 300
Protection enhancement strategies of potential outbreaks during Hajj 300
Management of a religious mass gathering in North India: Parkash Utsav 550 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 化学工程 内科学 物理 生物化学 复合材料 催化作用 细胞生物学 人工智能 心理学 无机化学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7841929
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9363352
关于积分的说明 20632333
捐赠科研通 7436918
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3340107
关于科研通互助平台的介绍 2484568
邀请新用户注册赠送积分活动 2362152