Delay-Induced Gain Control in Spiking Neural Networks with Memory
White matter consists of axonal bundles that connect brain regions, with myelin sheath—produced by glial cells—regulating the speed of neural signals. While once considered static, recent evidence suggests white matter is plastic, rewiring itself through activity-dependent myelination to support learning. We developed a computational framework to study how these changes impact network stability and flexibility. Using recurrent networks of spiking neurons, our research shows that myelin acts as a gain control mechanism, stabilizing neural activity and preventing unwanted oscillations. These effects are particularly strong when the brain processes correlated stimuli. Notably, our power spectral analysis reveals a "paradoxical" effect: losing myelin actually promotes oscillatory responses to broad stimuli. These findings suggest that myelination is fundamental to neural computation and offer insight into how its impairment contributes to pathologies like epilepsy and multiple sclerosis.
Contrôle du gain induit par le délai dans les réseaux de neurones à impulsions avec mémoire
La substance blanche est composée de faisceaux d'axones, qui servent de câbles reliant les régions cérébrales. La conduction le long de ces câbles est régulée par la myéline, une gaine produite par les cellules gliales, qui augmente la vitesse du signal et réduit les délais de transmission. Initialement considérée comme statique après le développement, la substance blanche se remodèle en fonction de l'activité, complétant la plasticité synaptique et soutenant l'apprentissage. Nous présentons un cadre de calcul pour étudier l'influence de ces changements sur la stabilité des circuits neuronaux. En utilisant des réseaux de neurones récurrents, nos recherches démontrent que la myéline agit comme un mécanisme de contrôle du gain, stabilisant la dynamique neuronale face aux régimes oscillatoires. Ces effets sont particulièrement marqués lors du traitement de stimuli stochastiques corrélés. De plus, nos analyses révèlent un effet paradoxal : la perte de myéline favorise les réponses oscillatoires aux stimuli variables. Ces conclusions soulignent que la myélinisation joue un rôle fondamental dans le calcul neuronal et permettent de mieux comprendre l'impact de son altération dans des pathologies telles que l'épilepsie ou la sclérose en plaques.
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Langue de la présentation orale
Anglais
Langue des supports visuels
Anglais