体外培养的脉冲皮层网络功能发育的密度依赖性

在发育过程中，哺乳动物大脑分化为具有不同功能能力的特化区域。虽然许多因素都会导致功能特化，但我们在体外探讨了神经元密度对神经元相互作用发育的影响。研究了两种类型的皮层网络：密集型和稀疏型，分别包含 50,000 和 12,000 个总细胞。使用竞争性首响应模型构建了表示成对神经元相互作用的激活图。这些图表明，在体外发育过程中，密集网络比稀疏网络更早形成激活连接。密集网络激活图的连接熵分析表明，电极间的大部分连接本质上是互惠的。信息论测量表明，早期的功能信息交互（在 3 个细胞之间）在密集和稀疏网络中都是协同的。然而，在发育后期阶段，先前协同的关系在密集网络中主要变为冗余的，但在稀疏网络中并非如此。激活图中较大的连接熵值与密集网络发育后期冗余系综的主导地位有关。结果表明，密集和稀疏网络在信息群体、成对关系和激活图方面存在差异。这些差异表明，细胞密度的变化可能导致体内神经系统组织的不同功能特化。