Firing rate equations require a spike synchrony mechanism to correctly describe fast oscillations in inhibitory networks
Devalle, Federico (Universitat Pompeu Fabra. Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions)
Roxin, Alex (Centre de Recerca Matemàtica)
Montbrió, Ernest (Universitat Pompeu Fabra. Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions)

Data:	2017
Resum:	Recurrently coupled networks of inhibitory neurons robustly generate oscillations in the gamma band. Nonetheless, the corresponding Wilson-Cowan type firing rate equation for such an inhibitory population does not generate such oscillations without an explicit time delay. We show that this discrepancy is due to a voltage-dependent spike-synchronization mechanism inherent in networks of spiking neurons which is not captured by standard firing rate equations. Here we investigate an exact low-dimensional description for a network of heterogeneous canonical Class 1 inhibitory neurons which includes the sub-threshold dynamics crucial for generating synchronous states. In the limit of slow synaptic kinetics the spike-synchrony mechanism is suppressed and the standard Wilson-Cowan equations are formally recovered as long as external inputs are also slow. However, even in this limit synchronous spiking can be elicited by inputs which fluctuate on a time-scale of the membrane time-constant of the neurons. Our meanfield equations therefore represent an extension of the standard Wilson-Cowan equations in which spike synchrony is also correctly described.
Ajuts:	European Commission 642563 Ministerio de Economía y Competitividad PSI2016-75688-P Ministerio de Economía y Competitividad BFU2012-33413 Ministerio de Economía y Competitividad PCIN-2015-127 Ministerio de Economía y Competitividad MTM2015-71509
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Publicat a:	PLoS computational biology, Vol. 13, Issue 12 (December 2017) , art. e1005881, ISSN 1553-7358

DOI: 10.1371/journal.pcbi.1005881
PMID: 29287081

21 p, 2.3 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats