Европейские ученые изучили настройку баланса между возбуждающими и тормозными нейронами с точки зрения теории информации для оптимальной кодировки данных. Было установлено, что нейронные сети, оптимизированные для долгосрочного точного кодирования информации, могут быть менее чувствительны к быстрым изменениям входных сигналов.
Мозг перерабатывает информацию благодаря сложным связям между группами нейронов, образующих популяции.
В популяции присутствуют стимулирующие и ингибирующие нейроны. Первые передают сигналы и активируют другие нейроны, а вторые осуществляют баланс — подавляют Активность нейронов возбуждения подавляется, а нейронные сети стабилизируются. Понимание того, как нейронные связи и их структуры воздействуют на информационное перерабатывание, важно для нейроинформатики, нейробиологии и медицины.
Международная группа учёных изучила влияние возбуждающих и тормозных нейронных популяций на кодирование информации мозгом. Исследование показало, что обработка информации эффективна при равновесии активности возбуждающих и тормозных нейронов. опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Ученые исследовали, влияет ли равновесие возбуждающих и тормозных нейронов на процессы, помимо стабилизации активности нейронов. изучила Возможно, этот баланс способствует оптимизации обработки информации.
Вдохновлённые экспериментами и теоретическими работами, подчеркивающими важность баланса, исследователи проанализировали модель взаимодействия двух популяций и изучили их реакцию на внешние сигналы как аналитически, так и численно. С помощью инструментов теории информации авторы выявили фундаментальный компромисс: нейронные сети, оптимизированные для точного кодирования информации на длительных временных масштабах, могут быть менее чувствительными к быстрым изменениям входных сигналов. Daniel M. Busiello).
Ученые применяли математические и теоретические методы для изучения обработки информации в нейронных сетях.
Результат показал, что процесс становится наиболее эффективным на границе устойчивости — в критическом состоянии, при котором активность возбуждающих и тормозных нейронов уравновешена.
Исследование позволило учёным сделать вывод о том, что точная настройка равновесия между возбуждением и торможением не только стабилизирует мозговую активность, но и… играет Это качество играет главную роль в его умении сжимать информацию наилучшим образом.
Взаимодействие возбуждения и торможения имеет решающее значение для кодирования информацией о переменных во времени внешних сигналах популяциями нейронов. Важно отметить, что баланс возбуждения и торможения является ключевым элементом регуляции нейронной активности. оценить Эффект с позиций информационной теории, рассматривающей информацию как физическую величину.
В настоящих нейронных сетях связи не постоянны — меняются со временем под воздействием внешних стимулов и внутренней активности сети. Такая динамика связей может быть существенной для формирования способа обработки и кодирования информации популяциями нейронов, предлагая новые идеи о влиянии обучения и адаптивных свойств на кодирование в нейронных системах. Giacomo Barzon), первый автор статьи.
Изучение учёными новых направлений открывает возможности для понимания обработки информации мозгом и функционирования его нейронных механизмов. В будущих работах исследователи собираются продолжить исследования, применяя тот же подход к изучению более сложных связей в мозге.