Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > q-bio > arXiv:2506.07027

帮助 | 高级搜索

定量生物学 > 神经与认知

arXiv:2506.07027 (q-bio)
[提交于 2025年6月8日 ]

标题: 接近临界点的神经元模型:受伊辛模型启发的大脑动力学方法

标题: A Neuronal Model at the Edge of Criticality: An Ising-Inspired Approach to Brain Dynamics

Authors:Sajedeh Sarmastani, Maliheh Ghodrat, Yousef Jamali
摘要: 我们提出了一种受Ising模型启发的神经网络模型,其中每个神经元是一个二值自旋($s_i = \pm1$),在二维晶格上与其邻居相互作用。 更新是非同步的,并遵循Metropolis动力学,引入了一个类似温度的参数$T$来增加随机性。 为了融入生理现实,每个神经元都包括固定的开/关持续时间,模仿真实神经元中存在的不应期。 这些计数器防止了立即的再激活,为模型增加了基于生物学的定时约束。 随着$T$的变化,网络从异步活动过渡到同步活动。 在临界点$T_c$附近,我们观察到临界性的标志:波动增强、长程相关性和敏感性增加。 这些特征与皮质记录中发现的模式相似,支持大脑在接近临界状态下运行以实现最佳信息处理的假设。 这个简化的模型展示了基本自旋相互作用和生理约束如何产生复杂的、涌现的行为,为通过统计物理学研究神经系统的临界性提供了一个有用的工具。
摘要: We present a neuronal network model inspired by the Ising model, where each neuron is a binary spin ($s_i = \pm1$) interacting with its neighbors on a 2D lattice. Updates are asynchronous and follow Metropolis dynamics, with a temperature-like parameter $T$ introducing stochasticity. To incorporate physiological realism, each neuron includes fixed on/off durations, mimicking the refractory period found in real neurons. These counters prevent immediate reactivation, adding biologically grounded timing constraints to the model. As $T$ varies, the network transitions from asynchronous to synchronised activity. Near a critical point $T_c$, we observe hallmarks of criticality: heightened fluctuations, long-range correlations, and increased sensitivity. These features resemble patterns found in cortical recordings, supporting the hypothesis that the brain operates near criticality for optimal information processing. This simplified model demonstrates how basic spin interactions and physiological constraints can yield complex, emergent behavior, offering a useful tool for studying criticality in neural systems through statistical physics.
评论: 10页,7个图
主题: 神经与认知 (q-bio.NC) ; 软凝聚态物理 (cond-mat.soft); 计算 (stat.CO)
引用方式: arXiv:2506.07027 [q-bio.NC]
  (或者 arXiv:2506.07027v1 [q-bio.NC] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2506.07027
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Yousef Jamali [查看电子邮件]
[v1] 星期日, 2025 年 6 月 8 日 07:30:18 UTC (589 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
q-bio.NC
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-06
切换浏览方式为:
cond-mat
cond-mat.soft
q-bio
stat
stat.CO

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号