Wie erhalten unsere Gehirne die Stabilität inmitten ständiger neuronaler Aktivität? Diese Forschung schlägt einen neuartigen, robusten nichtlinearen Ausgleichsmechanismus für zufällige Netzwerke von Spiking-Neuronen vor. Dieser Mechanismus erklärt die unregelmäßige Aktivität mit niedriger Feuerungsrate, die im Kortex beobachtet wird, selbst ohne starke externe Ströme. Der vorgeschlagene Mechanismus nutzt die Plastizität exzitatorisch-exzitatorischer Synapsen, die durch kurzzeitige Depression induziert werden. Die nichtlineare Reaktion der synaptischen Aktivität wird als Schlüsselfaktor für die Etablierung eines stabilen, ausgeglichenen Regimes identifiziert. Die Forscher untermauern ihre Behauptungen mit einer selbstkonsistenten Analyse und umfangreichen Simulationen über zunehmende Netzwerkgrößen hinweg. Das resultierende Regime ist fluktuationsgetrieben und durch eine sehr unregelmäßige Spiking-Dynamik über alle Neuronen hinweg gekennzeichnet. Diese Studie bietet wertvolle Einblicke in die komplexe Dynamik, die der Gehirnfunktion zugrunde liegt, und bietet eine neue Perspektive auf den neuronalen Ausgleich.
Diese im Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science veröffentlichte Studie steht im Einklang mit dem Fokus der Zeitschrift auf komplexe Systeme und nichtlineare Dynamik. Durch den Vorschlag eines neuartigen Mechanismus für den neuronalen Ausgleich in Spiking-Neuronalen-Netzwerken trägt die Arbeit zu einem tieferen Verständnis der komplexen Dynamik innerhalb des Gehirns bei.