基底神经节介导的同步对大脑皮质功能连接的控制
摘要
自最早的脑电图实验以来，哺乳动物大脑中已观察到大规模振荡。最近，不仅在大脑皮质和丘脑，而且在健康基底神经节中普遍发现了振荡和爆发片段。本文引入的基底神经节介导的同步模型将这些片段与基底神经节中刺激-反应和强化机制与皮质关联机制的整合联系起来。通过这种方式，该模型有助于解释振荡和同步如何在功能上处于核心地位，特别是它们如何组织神经活动以利用皮质及更远区域中重合检测器的选择性。在模型的核心机制中，皮质中显著的时空活动模式被选择性地聚焦并通过基底神经节路由到丘脑。相干的丘脑皮质活动模式随后投射回广泛分离的皮质区域，在那些区域建立并促进情境适当的功能连接，同时断开并抑制竞争性的连接。皮质纹状体、纹状体苍白球和纹状体黑质的传导延迟对该机制至关重要。这些延迟异常长且异常多变，其排列方式有助于学习有用的时间对齐和相关的共振频率。基底神经节中的其他结构排列显示出对此作用的进一步特化，来自皮质的输入会聚，而许多返回皮质的路径发散，系统地反映皮质-皮质解剖连接。基底神经节还靶向脑干和基底前脑的多巴胺能、胆碱能和血清素能中心，以及丘脑的板内和网状核，这些结构广泛参与网络活动的调节和[...]
引用
@article{arxiv.1708.00779,
title = {Control of Functional Connectivity in Cerebral Cortex by Basal Ganglia Mediated Synchronization},
author = {Daniel Pouzzner},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.00779},
year = {2025}
}
备注
Changes from v2 to v3: New chapter: "The BGMS Mechanism in a Nutshell, Step By Step"; Contextualize the "minimal coherence detection" model, proposed in 1994 by Dietmar Plenz and Ad Aertsen, as a direct antecedent of BGMS; Introduce the concept of "coherent timing domains" in the thalamus (section 7.2); Totals relative to v2: +44 pages, +18587 words in main text, +2 figures, +284 references