短暂宽场光刺激诱发并调制皮质网络中的振荡回响活动
神经元与认知
2016-04-08 v1
摘要
通过光遗传学操纵细胞集群对推进神经科学和神经工程至关重要。在体应用中，光刺激常同时广泛作用于一群细胞，导致递归微环路中的前馈和回响响应。前者源于下游靶标的直接激活，易于解释。后者是反馈连接的后果，可能反映多种时间尺度和复杂动力学特性。我们研究了体外皮质网络中的宽场光刺激，采用基底集成微电极阵列和长期培养的神经元网络。我们表征了短暂光脉冲的效应，同时将通道视紫红质（channelrhodopsin）的表达限制于主神经元。我们诱发了稳健的回响响应，在生理 gamma 频段振荡，并且发现该频率可通过改变光脉冲持续时间（而非强度）可靠地调制。通过药理学、数学建模和细胞内记录，我们得出结论：gamma 振荡可能如同在体一样源于兴奋-抑制相互作用，且出乎意料地，光刺激瞬时促进了兴奋性突触传递。对于（功能失调）皮质微环路的体外模型以及在体细胞集群操纵，我们首次给出了光遗传学改变突触生理学的网络级后果的证据。
引用
@article{arxiv.1604.01943,
title = {Brief wide-field photostimuli evoke and modulate oscillatory reverberating activity in cortical networks},
author = {Rocco Pulizzi and Gabriele Musumeci and Chris Van Den Haute and Sebastian Van De Vijver and Veerle Baekelandt and Michele Giugliano},
journal= {arXiv preprint arXiv:1604.01943},
year = {2016}
}
备注
23 pages, 7 figures, 2 supplemental figures