論文の概要: Modeling of Self-sustained Neuron Population without External Stimulus

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.13719v1
• Date: Wed, 15 Apr 2026 10:53:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-16 20:38:32.494677
• Title: Modeling of Self-sustained Neuron Population without External Stimulus
• Title（参考訳）: 外部刺激を伴わない自己持続性ニューロン集団のモデル化
• Authors: İhsan Ertuğrul Karakaş, Özden Özel, İlkay Ulusoy, Orhan Murat Koçak,
• Abstract要約: 継続的な外部入力がない状態での自律神経活動は、神経系力学の基本的な特徴である。 スパイク刺激依存性の可塑性と内在性を有するHodgkinHuxleyニューロンのリカレントネットワークが,短時間の経時的刺激により自律的活動を維持することができるかを検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.7415651415305597
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Self-sustained neural activity in the absence of ongoing external input is a fundamental feature of nervous system dynamics, yet the conditions under which it can emerge in biophysically grounded network models remain incompletely understood. We studied whether a recurrent network of Hodgkin-Huxley neurons with spike-timing-dependent plasticity and intrinsic stochasticity can maintain autonomous activity after brief transient stimulation. The simulated network comprised 200 neurons (160 excitatory, 40 inhibitory) with 80% connection probability, incorporating excitatory and inhibitory STDP, probabilistic vesicle release, probabilistic synapse formation, receptor variability, and voltage-dependent inhibition. After a brief 200 ms initialization stimulus to 30 excitatory neurons, the network received no further external input. In one 1800 s simulation and two additional 500 s simulations, the network maintained sparse, irregular activity without ongoing drive. In the 1800 s run, 67% of neurons exhibited mean firing rates below 1 Hz, the population mean firing rate was 1.13 +/- 1.34 Hz, participation increased across longer observation windows, and population-mean Fano factors remained near 1-2, consistent with irregular spike timing. Raster activity also showed spontaneous qualitative reorganizations in collective firing patterns over time. These findings suggest that recurrent Hodgkin-Huxley networks with plastic and stochastic synapses can sustain long-duration autonomous activity in a sparse firing regime after brief initialization.
• Abstract（参考訳）: 継続的な外部入力がない状態での自己持続型神経活動は、神経系の力学の基本的な特徴であるが、生体物理学的に基盤付けられたネットワークモデルでそれが現れるという条件は、まだ完全には理解されていない。 スパイク刺激依存性の可塑性と内在性確率性を有するHodgkin-Huxleyニューロンのリカレントネットワークは,短時間の経時的刺激により自律活動を維持することができるかを検討した。 シミュレーションネットワークは、興奮性および抑制性STDP、確率的ベシクル放出、確率論的シナプス形成、受容体可変性、電圧依存性の抑制を組み込んだ、接続確率80%の200ニューロン(160個の興奮性、40個の抑制性)からなる。 30個の興奮ニューロンに対する200msの短い初期化刺激の後、ネットワークはそれ以上の外部入力を受けなかった。 1つの1800sシミュレーションと2つの追加の500sシミュレーションでは、ネットワークは不安定で不規則な動作を維持した。 1800年のレースでは、ニューロンの67%が平均発火速度を1Hz以下としており、平均発火速度は1.13 +/- 1.34Hzであり、より長い観測窓にまたがる参加が増加し、人口平均Fano因子は1-2付近に留まり、不規則なスパイクタイミングと一致した。 ラスター活性は、時間とともに集合的な発火パターンにおいて自発的な定性的再組織化を示した。 これらの結果から, 連続したホジキン・ハクスリーネットワークとプラスチックおよび確率的シナプスは, 短時間の初期化後, スパース焼成体制下での長期自律活動を維持することが示唆された。

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