8、大神经网络中刺激驱动的无监督突触修剪

大神经网络中刺激驱动的无监督突触修剪

1. 引言

在哺乳动物大脑成熟过程中，突触过度生长后会进行大规模修剪，这一过程从出生前后开始，到性成熟时完成。触发突触修剪的信号可能与动作电位的时间相关动态功能有关。

1.1 突触可塑性机制

• 长时程增强（LTP） ：基于突触时间依赖的可塑性（STDP）机制，当突触前神经元在突触后神经元产生动作电位前不久反复激活时，突触强度会增强。
• 长时程抑制（LTD） ：当突触前神经元在突触后神经元产生动作电位后不久反复激活时，突触强度会减弱。

1.2 研究目的

研究在背景噪声和时空维度输入的情况下，大型神经网络中细胞集合是否以及在何种条件下能够出现。具体通过对局部连接的随机积分 - 放电单元网络进行研究，应用一种生物启发的STDP修改规则，仅对兴奋性 - 兴奋性（exc - exc）连接进行修改。

2. 模型

2.1 网络结构

• 单元分布 ：将80%的兴奋性和20%的抑制性积分 - 放电单元按照空间填充的准随机Sobol分布放置在二维方形晶格上，模拟了[90×90]、[100×100]和[110×110]三种网络规模。
• 连接生成 ：单元之间的稀疏连接根据二维高斯密度函数随机生成，局部邻域内兴奋性投射密集，同时允许低概率的长距离兴奋性投射。为减少边界效应，将网络折叠成环面。