بررسي ديناميك حالت بحراني درمدل‌هاي شبكه‌‌ي مغزي

در اين مقاله به مطالعه‌ي حالت بحراني در شبكه‌ي مغزي مي‌پردازيم. فرضيه‌ي حالت بحراني بيان مي‌كند كه مغز مي‌تواند در بين حالت‌هاي ديناميكي مختلفي قرار بگيرد كه از ميان اين حالت‌هاي مختلف، حالت بحراني به علت خواص محاسباتي بهينه‌اي كه دارد مورد توجه بسياري از دانشمندان قرار گرفته است. يك سوال اساسي, نقش ساختار شبكه بر ديناميك آن است. ارتباط بين اتصالات ساختاري مغز و فعاليت عملكردي آن يك زمينه‌ي تحقيقاتي مهم است. مطالعات اخير نشان داده‌اند كه چگونه تغيير توپولوژي اتصالات, در شبكه‌ي غشا بر پديده‌ي بحراني اثر مي‌گذارد. ازاين‌رو در اين مقاله به دنبال بررسي حالت بحراني در مدل‌هايي با ساختارهاي متفاوت (چگال و سلسله‌مراتبي) از شبكه‌ي مغزي هستيم. براي مد‌ل‌سازي خود از نرم‌افزار GeNN استفاده كرده‌ايم. مزيت اصلي اين نرم‌افزار استفاده از حافظه‌ي كارت گرافيك براي پردازش‌ها است كه سرعت محاسبات را به شدت افزايش مي‌دهد. با توجه به پارامتر كنترل و نظم در نظر گرفته شده, در هر دو شبكه‌ي ساختاري گذار فاز و نقطه‌ي بحراني رويت شد. با ارائه‌ي شواهد و مداركي فرضيه‌ي خود را اثبات مي‌كنيم و در نهايت با مقايسه‌ي دو شبكه‌ي مطرح شده, اين نتيجه حاصل شد كه استفاده از ساختار سلسله‌مراتبي علاوه بر شباهت با شبكه‌ي مغزي واقعي از نظر ساختار, داراي مزاياي بيشتري است.