ISIおよび亜授与膜下膜電位分布の特性：ランダムな四角いノイズ強度のニューロンのアンサンブル

新たなニューロンがグループ化して発射するIFニューロンのアンサンブルの分布とスパイク間間隔（ISI）分布を特徴付ける理論的調査が提示されます。ニューロンのアンサンブルの2乗ノイズ強度σ2は、ほぼ同一のニューロンの集団全体で電気生理学的変動を説明するためのランダム変数として扱われます。Superstatistic Frameworkを採用して、ISI分布とサブスレッブ膜膜の両方の膜膜の両方が、一般化されたK分布の観点から得られます。結果として得られる分布は、指数関数的なファミリーを伸ばした漸近的挙動を示します。ランダムσ2を使用した基礎となるSDEの広範なシミュレーションが実行されます。結果は、分析結果と非常に一致していることがわかりました。分析は、ランダムな角型強度に加えて、ドリフトの独立したランダム変動に対応するケースをカバーするために拡張されました。ニューロンのアンサンブルのための提案された分析調査の斬新さは、一般化されたK分布の観点から確率分布の閉じた形式の表現を生成するということです。数千のニューロンのスパイク活動の記録に基づいて、提案されたモデルの結果が検証されています。データから識別されたニューロンの四角ノイズ強度σ2は、ガンマ分布に従うことがわかります。提案された一般化されたK分布は、ニューロンアンサンブルの経験的に得られたISI分布のそれと非常に一致していることがわかりました。

A theoretical investigation is presented that characterizes the emerging sub-threshold membrane potential and inter-spike interval (ISI) distributions of an ensemble of IF neurons that group together and fire together. The squared-noise intensity σ2 of the ensemble of neurons is treated as a random variable to account for the electrophysiological variations across population of nearly identical neurons. Employing superstatistical framework, both ISI distribution and sub-threshold membrane potential distribution of neuronal ensemble are obtained in terms of generalized K-distribution. The resulting distributions exhibit asymptotic behavior akin to stretched exponential family. Extensive simulations of the underlying SDE with random σ2 are carried out. The results are found to be in excellent agreement with the analytical results. The analysis has been extended to cover the case corresponding to independent random fluctuations in drift in addition to random squared-noise intensity. The novelty of the proposed analytical investigation for the ensemble of IF neurons is that it yields closed form expressions of probability distributions in terms of generalized K-distribution. Based on a record of spiking activity of thousands of neurons, the findings of the proposed model are validated. The squared-noise intensity σ2 of identified neurons from the data is found to follow gamma distribution. The proposed generalized K-distribution is found to be in excellent agreement with that of empirically obtained ISI distribution of neuronal ensemble.