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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
神經或基因調控網路等生物迴路使用內部狀態將感覺輸入映射到適應性行為庫。表徵這種映射是系統生物學的一個主要挑戰，儘管探測內部狀態的實驗正在迅速發展，但鑑於內部狀態可以映射到行為的多種可能方式，生物體的複雜性構成了根本障礙。以秀麗隱桿線蟲為例，我們提出了一種對神經狀態進行系統擾動的協議，該協議限制了實驗的複雜性，但仍然表徵了神經行為圖的集體方面。我們考慮實驗激發的小擾動（最有可能保留自然動態並且更接近內部控制機制的擾動）對神經狀態及其對集體神經行為的影響。然後，我們將這種擾動與集體統計的局部資訊幾何連結起來，可以使用成對擾動來充分錶徵。將此協議應用於線蟲神經活動的最小模型，我們發現集體神經統計數據對一些主要的擾動模式最敏感。主要特徵值最初按照冪律衰減，揭示了因個體神經活動和成對相互作用的變化而產生的層次結構。排名最高的模式往往由少數「關鍵」神經元主導，這些神經元負責系統的大部分敏感性，這表明控制集體行為的稀疏機制。