Последовательность упрощений в математических моделях первичной зрительной коры

Построена иерархическая последовательность моделей первичной зрительной коры, обрабатывающих информацию об ориентации зрительных стимулов. Наиболее подробная модель основана на модели популяции реалистичных нейронов типа Ходжкина–Хаксли, сформулированной в терминах рефрактерной плотности (Conductance-Based Refractory Density (CBRD) approach). Континуум распределенных вдоль поверхности коры популяций нейронов взаимодействует посредством синаптических связей. Определенный набор параметров внутрикорковых связей и внешней таламической стимуляции (pinwheels) обеспечивает свойство коры выделять ориентацию стимула при различной степени его контраста. Модель реалистично воспроизводит стационарные и переходные режимы активности коры. Этапы редукции полной модели состоят в следующем: 1) адаптивные возбуждающие нейроны с двумя компартментами и неадаптивные интернейроны заменяются на нейроны-пороговые интеграторы, 2) архитектура гиперколонок типа pinwheel аппроксимируется кольцом в пространстве ориентаций градиентов яркости стимула, 3) синаптическая кинетика второго порядка заменяется мгновенной, 4) число нейронных популяций снижается с двух до одного, 5) подход на основе рефрактерной плотности для нейронов-пороговых интеграторов заменяется уравнением Фоккера–Планка (ФП) для нейронной плотности каждой популяции в пространстве мембранного потенциала, 6) ФП аппроксимируется частотной моделью, основанной на стационарной зависимости частоты от входных проводимости и тока, f-I-G-зависимости, и 7) f-I-G-зависимость аппроксимируется линейной пороговой f-I-зависимостью. Тем самым, редукция приводит к частотной модели кольца. Сравнение моделей выявляет роль допущений, сделанных при построении упрощенных моделей.