Theta model とは

シータモデル、すなわちErmentrout-Kopellカノニカルモデルは、当初動物Aplysiaのニューロンをモデル化するために開発された生物学的ニューロンモデルであり、後に様々な計算神経科学分野で使用されます。このモデルは、ニューロンの破裂を記述するのに特に適しており、比較的小さな振動の期間によって中断されたニューロンの膜電位の急速な振動である。バーストはしばしば安定したリズムを制御し維持する責任を負うニューロンに見られる。例えば、呼吸は、脳幹の炸裂ニューロンの小さなネットワークによって制御される。バーストニューロンの3つの主なクラス(方形波破裂、放物線破裂、および楕円破裂)のうち、シータモデルは放物線破裂を記述する。パラボリックバーストは、より遅い外部発振によって調整される一連のバーストによって特徴付けられる。この遅い振動は、より速い振動の周波数を変化させるので、バーストパターンの周波数曲線は放物線に似ている。
このモデルは、ニューロンの膜電位を記述するただ1つの状態変数を有する。対照的に、Hodgkin-Huxleyモデルは4つの状態変数(1つの電圧変数と3つのゲーティング変数)で構成され、Morris-Lecarモデルは2つの状態変数(1つの電圧変数と1つのゲーティング変数)によって定義されます。シータモデルの単一の状態変数、およびその挙動を制御する優雅に簡単な方程式は、解析応答または閉形式解(位相応答曲線の明示的な式を含む)を可能にします。モデルのダイナミクスは単位円上で発生し、2つの余弦関数と実数値入力関数によって制御されます。
同様のモデルには、二次積分と火災(QIF)モデルがあります。これは、シータモデルとは変数の変更のみで異なり、プラントモデルはホジキン – ハクスレー型方程式で構成され、シータモデルとは一連の座標変換。
そのシンプルさにもかかわらず、thetaモデルは、ダイナミクスに十分な複雑さを提供し、人工知能などの生物学を超えた研究だけでなく、理論的な神経科学研究の幅広い分野でも使用されています。