成对放电稳健地塑造体外神经网络中的自发活动

在体内，神经元建立功能连接并沿其突触通路高效地从信息处理阶段到下一阶段保存信息。成对放电（PS）增强通过充当删除信息量较少的尖峰的时间滤波器发挥关键作用。我们分析了海马和皮层网络在数周内的自发神经活动演化，探索相同的 PS 编码机制是否也出现在神经元培养物中。我们显示自组织的体外神经网络不仅发展出特征性的爆发活动，而且具有稳健的类似体内的 PS 活动。PS 活动形成了从体外早期天数（DIVs）开始并持续到记录会话结束的时空模式。最初随机状且稀疏的 PS 模式在体外三周（WIVs）后变得稳健。它们的特征是高发生次数和短成对尖峰间隔（IPSIs）。在空间上，随着培养物成熟，通过招募 PS 中新的邻近位点，复杂度程度增加。此外，PS 活动参与建立发育中网络内不同位点之间的功能连接。采用转移熵（TE）作为信息转移度量，我们显示 PS 活动稳健地参与建立有效连接。单个位点和网络水平的放电活动稳健地在每个 PS 之后的短时间内跟随。因此 PS 可被视为尖峰预测器。这些发现表明 PS 活动作为体内遇到的稳健编码机制的一部分保留在自发活动的体外网络中。我们提出，可能在缺乏任何外部感觉刺激的情况下，PS 可充当内部替代刺激以驱动不同发育阶段的神经活动。