一个理解网络神经系统中动态表示的新框架

人脑中的神经元群产生的活动模式代表着人们所感知的刺激的信息，然后通过被称为突触的神经细胞连接将这些模式传递到不同的大脑区域。到目前为止，大多数神经科学研究都集中在神经元信息处理的两个主要组成部分(即，刺激以神经活动的形式表示，以及该信息在模拟神经相互作用的网络中的传输)，而不是将它们结合在一起进行探索。

宾夕法尼亚大学的一组研究人员最近回顾了研究这两个组成部分的文献，以建立一个更好地描述神经元群如何处理信息的整体框架。他们的论文,发表在自然神经科学，介绍了一个整体的理论视角，可以为未来的神经科学研究提供信息，重点是神经信息处理。

“在过去十年左右的时间里，神经科学家们使用了更复杂的工具来了解大脑是如何大脑表示它在环境中看到或听到的东西，”进行这项研究的两名研究人员Harang Ju和Danielle Bassett告诉医学快报。bob游戏“一些研究人员将大脑表征作为大脑活动的单一模式进行研究，而另一些研究人员则将表征作为活动的变化模式进行研究。我们论文的目的是探索如何理解大脑作为一个网络神经单元及其连接的研究可以在某种程度上帮助推动该领域更好地理解神经表征的动态本质。

由宾夕法尼亚大学的Bassett领导的实验室认为，复杂的系统，如人脑，是由许多单独的部分(即节点)和这些部分(即边缘)之间的相互作用组成的网络。研究人员将大脑中较大的功能区和较小的单个神经元都称为神经单元。这些单元通常被组织成相互关联的社区。

Ju说:“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如何决定人们在单个社区和不同社区中观察到的动态范围。”

在他们的论文中，Ju和Bassett首先回顾了两个研究机构，重点是神经表征或网络模型。随后，他们还回顾了最近几项试图解释或调查这两个组成部分的研究。

在回顾了以往的文献后，研究人员试图将神经表征和网络模型集成到一个单一的、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:每组神经元或神经元种群都有自己的内部动态，不同的神经元种群可以相互作用以执行高度复杂的计算。

“通常，神经表征被认为是简单地从一个大脑区域传输到另一个大脑区域，就像你在电话游戏中把一个词从一个人传递到另一个人，”Ju解释道。“我们的建议更像是一个鸡尾酒会，每个人都有自己的倾向，彼此互动，形成一个高度复杂的对话结构。”

Ju和Bassett设计的整体框架是第一个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。在未来，其他研究团队可以使用该框架作为研究整体神经处理的一般参考。因此，它可能为神经网络如何处理信息的新发现铺平道路。

“我们一直在实验室里工作，以量化整个大脑和神经元尺度上的大脑动力学，”Ju说。“我们现在计划扩展这项工作，进一步探索大脑连接的结构如何影响它对不断变化的环境的表征。”

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