神經網路的兩種非同步活動

傳統的計算神經科學會把神經網路的活動略分為四大類，規律同步、規律非同步、非規律同步、非規律非同步。期望這四種活動特徵在大腦的訊號處理上有其特別意義或者其有特殊的生物特徵。

然而法國的巴黎高等師範學院的認知神經科學實驗室藉由調整在神經網路中的刺激型突觸強度以及其對應的抑制型突觸強度比，發現神經網路會呈現兩種不同的非規律非同步的活動，異質型非同步活動(Heterogeneous)以及同質型非同步活動(Homogeneous)。根據作者系統性的研究發現，神經網路的活動將隨著神經網路中的刺激型突觸強度、抑制型突觸強度比以及外界輸入的刺激強度，這三種參數決定呈現異質性或同質性的非同步活動。

至於異質性或同質性的非同步活動在意義上有何差異?作者利用主成分分析法(Principle-component analysis)分析發現，同質性的非同步活動有明確地的主成分軸，而異質性的非同步活動的成分的空間分布上則相對比較發散。這或許可以解釋為在異質性的非同步活動的空間中，訊號的變化性相對較大，因此其隱含的資訊量也有可能相對同質性非同步活動還要來得多，或者相對的比較容易進行學習。

撰稿：王誠德

原始論文:
Srdjan Ostojic. Two types of asynchronous activity in networks of excitatory and inhibitory spiking neurons. Nature neuroscience (2014)