スパイクタイミング依存性のシナプス可塑性カップルまたはシンクロニーで発火したニューロンを分離しますか？

スパイクの同期は、特徴統合、注意、連想学習、および双方向に接続されたヘビアン細胞アセンブリの形成に建設的な役割を果たしていると考えられています。対照的に、スパイクタイミング依存性可塑性（STDP）に関する理論的研究は、コアティブされたニューロンのシナプス接続に対するスパイク同期の本質的に分離的な影響を報告しています。たとえば、皮質領域で見つかった双方向シナプス接続は、STDPとレートコーディングの現実的なモデルを仮定することによってのみ再現できます。STDPが同期中のニューロン発火のカップリングまたはデカップリングのいずれかにつながる場合、条件のより完全な特性評価を提供する、さまざまなシンプルで現実的なSTDPモデルの理論分析とシミュレーションにより、この競合を解決します。特に、主要なモデルパラメーターが生理学的データに一致する場合、STDPは同期したニューロンを一貫してカップルにカップルすることを示します。まず、シナプス増強は、シナプス前およびシナプス後のスパイクの間の小さな（正または負の）時間遅れのシナプスうつ病よりも大幅に強い必要があります。第二に、スパイクの同期は、たとえば、1 msではなく5〜10 msの時間枠内で十分に不正確でなければなりません。第三に、軸索の伝播遅延は、樹状突起の遅延よりもはるかに大きくないはずです。これらの仮定の下では、同期されたニューロンは、単純なSTDPモデルと自発的な活動レベルでの低平均発火率であっても、双方向シナプス接続の支配につながる強く結合されます。

Spike synchronization is thought to have a constructive role for feature integration, attention, associative learning, and the formation of bidirectionally connected Hebbian cell assemblies. By contrast, theoretical studies on spike-timing-dependent plasticity (STDP) report an inherently decoupling influence of spike synchronization on synaptic connections of coactivated neurons. For example, bidirectional synaptic connections as found in cortical areas could be reproduced only by assuming realistic models of STDP and rate coding. We resolve this conflict by theoretical analysis and simulation of various simple and realistic STDP models that provide a more complete characterization of conditions when STDP leads to either coupling or decoupling of neurons firing in synchrony. In particular, we show that STDP consistently couples synchronized neurons if key model parameters are matched to physiological data: First, synaptic potentiation must be significantly stronger than synaptic depression for small (positive or negative) time lags between presynaptic and postsynaptic spikes. Second, spike synchronization must be sufficiently imprecise, for example, within a time window of 5-10 ms instead of 1 ms. Third, axonal propagation delays should not be much larger than dendritic delays. Under these assumptions synchronized neurons will be strongly coupled leading to a dominance of bidirectional synaptic connections even for simple STDP models and low mean firing rates at the level of spontaneous activity.