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睡眠、癫痫和静息清醒等脑状态，常被描述为不同群体状态之间的转换。将神经元放电统计与缓慢离子稳态调节相耦合、受生物物理机制启发的平均场模型，为详细的单神经元生理机制与宏观脑活动之间提供了机制层面的桥梁。在此，我们考察一个由钾离子交换驱动的皮层群体生物物理平均场模型，并将其在六种生理与病理状态下的动力学表现与一个匹配的脉冲神经网络进行比较。快速子系统存在一片相当大的区域，其中低活动和高活动固定点共存；但这种条件性双稳态并未延续至完整慢—快系统的生理静息分支。一般性的快慢系统分析揭示了动力学离子变量所介导的反馈如何改变快速子系统的稳定性条件；而对 KIonEx-MF 方程进行精确的平衡态化简后发现，在所考察的范围内，生理静息分支上仅存在一个平衡态。该静息态具有可激发性：在平均场模型和脉冲神经网络描述中，扰动均会引发间歇性的同步事件。研究结果表明，缓慢的离子动力学能够重塑基于冻结快速子系统所得出的结论，并指出噪声驱动的可激发性可作为自发群体状态转换的另一种途径。
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慢性离子动力学重塑脑活动生物物理平均场模型中的双稳态
Sourin Chatterjee，
Charlotte Maschke，
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Damien Depannemaecker，
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Viktor Jirsa
DOI：
https://doi.org/10.64898/2026.10.22.760893
Sourin Chatterjee
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睡眠、癫痫发作和静息清醒等脑状态，通常被描述为不同群体状态之间的转换。受生物物理机制启发、将神经元放电统计与缓慢离子稳态调节相耦合的平均场模型，为……之间提供了一种机制性桥梁。
详细的单神经元生理学与宏观脑活动。在此，我们在一个由钾离子交换驱动的皮层神经元群生物物理平均场模型中考察这一问题，并将其动力学谱系与一个相匹配的脉冲网络在六种生理和病理状态下进行比较。快速子系统包含一个相当大的区域，在该区域内，低活动和高活动固定点可以共存；然而，这种条件性双稳态并未被完整慢—快系统的生理静息分支所继承。通用的快—慢分析揭示了动态离子变量介导的反馈如何改变快速子系统的稳定性条件；同时，对 KIonEx-MF 方程进行精确的平衡态约化表明，在所考察的范围内，生理静息分支上仅存在一个平衡态。该静息态具有兴奋性：在平均场模型和脉冲网络描述中，扰动都会产生间歇性的同步事件。研究结果表明，缓慢的离子动力学能够重塑基于冻结快速子系统所得出的结论，并为自发性群体转变提供了一条以噪声驱动兴奋性为基础的替代途径。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
资助者信息声明
Horizon Europe
，101147319
，101057429
版权
版权所有者为本预印本的作者/资助者，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。
本文依据 CC-BY-NC 4.0 国际许可协议公开提供。
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发布于2026年10月23日。
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《慢性离子动力学重塑脑活动生物物理平均场模型中的双稳态》
Sourin Chatterjee、Charlotte Maschke、Spase Petkoski、Huifang Wang、Damien Depannemaecker、Viktor Jirsa
bioRxiv
2026.10.22.760893；
doi：https://doi.org/10.64898/2026.10.22.760893
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《慢性离子动力学重塑脑活动生物物理平均场模型中的双稳态》
Sourin Chatterjee、Charlotte Maschke、Spase Petkoski、Huifang Wang、Damien Depannemaecker、Viktor Jirsa
bioRxiv
2026.10.22.760893；
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关键词：离子动力学 · 生物物理平均场模型 · 快慢系统分析 · 神经元可激发性 · 群体状态转换
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.22.760893v1?rss=1