一个理解网络神经系统动态表示的新框架

人类大脑中的神经元群产生活动模式，这些活动模式代表人们所感知的刺激信息，然后通过神经细胞连接(称为突触)将这些模式传递到大脑的不同区域。到目前为止，大多数神经科学研究关注的是神经元信息单独处理的两个主要组成部分(即以神经活动的形式表示刺激，以及在模拟神经交互的网络中传递这些信息)，而不是一起探索它们。

宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的一组研究人员最近回顾了调查这两个组成部分的文献，以便开发出一个整体框架，更好地描述神经元群如何处理信息。他们的论文,发表在自然神经科学，引入了一个整体理论视角，可以为未来专注于神经信息处理的神经科学研究提供信息。

“在过去的十年左右，神经科学家已经使用了更复杂的工具来理解大脑进行这项研究的两位研究人员Harang Ju和Danielle Bassett告诉医学快报。欧宝娱乐地址一些研究人员将大脑表征作为单一的大脑活动模式来研究，而另一些人则将表征作为不断变化的活动模式来研究。我们论文的目的是探讨如何将大脑理解为网络关于神经单元及其连接的研究可以在某种程度上框架最近的发展，有助于推动该领域更好地理解神经表征的动态本质。”

宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)巴塞特(Bassett)领导的实验室将人脑等复杂系统视为由许多独立部分(即节点)和这些部分之间的相互作用(即边缘)组成的网络。研究人员将大脑中的大功能区和小的单个神经元统称为神经单元。这些单元通常被组织成相互连接的社区。

“我们从动力系统理论中借鉴了一些想法，来描述神经单元网络的结构是如何决定人们可以在单个社区和不同社区中观察到的动态范围的，”Ju说。

在他们的论文中，Ju和Bassett首先回顾了神经表征和网络模型两方面的研究。随后，他们还回顾了最近几项试图同时解释或调查这两种成分的研究。

在回顾了以往的文献后，研究者试图将神经表征和网络模型整合到一个单一的、整体的动态神经表征框架中。在此过程中，他们提出了两个重要的建议:每一组神经元或神经元种群都有自己的内部动态，不同的种群可以相互作用，执行高度复杂的计算。

“通常，神经表征只是被认为是从大脑的一个区域传递到另一个区域，很像电话游戏，你在人与人之间传递一个单词，”Ju解释道。“我们的建议更像是一场鸡尾酒会，每个人都有自己的癖好，彼此互动，形成一个高度复杂的对话结构。”

由Ju和Bassett设计的整体框架是第一批将神经信息处理的两个主要方面结合起来考虑的理论模型之一。未来，其他研究团队可以将该框架作为一般参考来全面研究神经加工。因此，它可能为神经网络如何处理信息的新发现铺平道路。

“我们一直在实验室工作，在全脑和神经元尺度上量化大脑动力学，”朱说。“我们现在计划扩展这项工作，进一步探索大脑连接结构如何影响其对不断变化的环境的表征。”

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