アクティブ樹状突起はタイミングジッターにもかかわらず堅牢なスパイク計算を可能にする

本研究では、樹状突起の活動電位が軸索スパイクよりも桁違いに長い数十ミリ秒のプラトーを持つことを示し、この長い時間スケールが非同期入力を確実に統合できることを提案する。生理学的に根拠のあるモデルを開発し、樹状突起のスパイクの持続時間が各樹状突起に受信信号のリセット可能なメモリを装備させることを示した。このモデルにより、非同期入力スパイクに直面してもニューロンが確実にスパイクを発火できることが示された。さらに、このモデルがタイミングジッターの影響を受けるスパーススパイクを用いた連合/識別タスクを解くネットワークにおいて、非自明な計算をサポートすることを示した。この結果は、皮質機能における樹状突起活動電位の役割に関する実証可能な仮説と、アナログハードウェアにおけるニューロモルフィックスパイク計算を実現する可能性のある生物学的インスピレーションを提供している。