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自发性群体爆发会反复使突触暴露于相关的脉冲活动之中，但当精确的放电顺序所携带的信息很少时，此类事件是否会强化既存的突触权重差异，仍不清楚。我们在一个基于电导的爆发性神经元培养模型中对此进行了研究：模型包含48个兴奋性和12个抑制性口胃神经节（STG）模型神经元，具有稀疏的递归连接、短时程抑制以及基于脉冲对的脉冲时序依赖性可塑性（STDP）；在相应运行开始前，每一项预测及其可证伪条件均已提交并固定于版本控制记录中。在两组各包含10种连接布线的队列中——这些布线是同一模型的不同实现，而非彼此独立的实验准备——较强突触所获得的净增强始终高于较弱突触，尽管未达到预注册的效应量标准。与这种排序最密切相关的脉冲统计量并非首次脉冲潜伏期：相反，较强突触表现出极小但高度一致的前突触先于后突触脉冲对的额外比例，即0.2–0.35个百分点；该差异是在每个突触约10^4个脉冲对的累积基础上产生的，在60秒内，样本外队列的中位数为8,960个脉冲对（每种连接布线约3 × 10^6个）。在一项预注册干预中，在大致保持爆发频率不变的情况下将爆发时长缩短41%，使全部5种连接布线中的排序指标提高了约一个数量级。第二种在生理机制上不同的扰动重复观察到了该指标与实际爆发时长之间的关系，但爆发时长无法与每次爆发的脉冲数区分开来。所有干预性证据均来自计算研究。 随后，我们对16份已存档的发育中皮层神经元培养物记录进行了相应预测的预注册观察性检验。未检测到预测中的、按突触强度排序的脉冲对额外比例；预测的脉冲对额外比例与爆发时长之间的负相关也不存在。前者属于有界零结果——这些记录可以排除大于+0.32个百分点的效应，但无法分辨模型所预测的约0.2个百分点的效应量；后者在预注册标准下具有足够的统计功效。研究还观察到一个模型未作预测的、稳定的潜伏期—强度正相关。因此，本研究确立了特定计算模型内部一种可重复的排序现象，并提出了一个可检验的爆发缩短预测，但尚不能证明该机制在活体皮层网络中发挥作用；在培养网络中实施干预，并采用经独立验证的突触强度测量方法，将是决定性的检验。
弱的“突触前先于突触后”配对偏差在基于电导的自发网络爆发模型中对突触权重进行排序 | bioRxiv
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# 弱的“突触前先于突触后”配对偏差在基于电导的自发网络爆发模型中对突触权重进行排序
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Filippo Groppi
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Jessica Ferrari
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.03.749248
Filippo Groppi 1 意大利帕尔马，Luviner；
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## 摘要
自发性群体爆发会反复使突触暴露于相关的尖峰活动之下，但在精确放电顺序所携带的信息很少时，这类事件是否会强化既有的突触权重差异，尚不明确。我们在一个爆发性神经元培养物的基于电导模型中对此进行了研究：该模型包含48个兴奋性和12个抑制性口胃神经节（STG）模型神经元，具有稀疏的循环连接、短时程抑制以及基于配对的尖峰时序依赖性可塑性（STDP）；在相应运行开始之前，我们将每一项预测及其证伪标准预先登记在版本控制记录中。在两组各包含10种连接布线的队列中——这些布线是同一模型的不同实现，而非相互独立的实验准备——较强突触所获得的净增强始终大于较弱突触，尽管未达到预先登记的效应量标准。与这种排序最密切相关的尖峰统计量并不是首个尖峰潜伏期：相反，较强突触表现出极小但高度一致的“突触前先于突触后”尖峰配对过量，即0.2–0.35个百分点；在60秒内，每个突触累计约10^4个配对（样本外队列的中位数为8,960个；每种连接布线约3×10^6个）。在一项预先登记的干预实验中，在基本匹配爆发频率的情况下将爆发时长缩短41%，使全部5种连接布线中的排序指标提高了约一个数量级。第二种在生理学上有所不同的扰动重复了爆发实际时长与该关系之间的联系，但无法将爆发时长与每次爆发的尖峰数区分开来。所有干预证据均来自计算研究。随后，我们对16份已存档的发育中皮层培养物记录进行了相应预测的预先登记观察性检验。未检测到预测的按强度排序的配对过量，并且预测的爆发时长负相关关系也不存在。前者属于有界零结果——这些记录排除了高于+0.32个百分点的效应，但无法分辨模型约0.2个百分点的效应量；后者在预先登记的判定标准下具有足够的统计效能。研究观察到一个模型未作预测的、稳定的正向潜伏期—强度关系。因此，本研究确立了特定计算模型内部一种可重复的排序现象，以及一个可检验的爆发缩短预测，但并未证明该机制在活体皮层网络中发挥作用；对培养网络进行干预，并采用经独立验证的突触强度测量方法，是决定性检验。
## 利益冲突声明
作者是Luviner公司的创始人，该公司正在开发边缘人工智能机器学习产品。本文所报告的工作属于一条独立的生物物理学模拟研究路线；本文未对任何Luviner产品进行评估或推广。
## 脚注
https://github.com/luviner-ai/luviner-neurolab
https://doi.org/10.5281/zenodo.22287793
## 版权
本预印本的。
该文依据
CC-BY 4.0国际许可协议
公开发布。
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发布于2026年9月8日。
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弱的“突触前先于突触后”配对偏差在基于电导的自发网络爆发模型中对突触权重进行排序
Filippo Groppi
，
Jessica Ferrari
bioRxiv
2026.09.03.749248；
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https://doi.org/10.64898/2026.09.03.749248
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弱的“突触前先于突触后”配对偏差在基于电导的自发网络爆发模型中对突触权重进行排序
Filippo Groppi
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2026.09.03.749248；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.03.749248
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.03.749248v1?rss=1
🏷️ 突触时序依赖性可塑性 自发网络爆发 突触权重排序 基于电导的神经元模型 脉冲时序统计