发育中培养网络的回响爆发的传播与同步

发育中的神经系统网络可以表现出自发的同步活动，称为神经爆发，这对于功能性神经回路的组织可能很重要。在网络成熟之前，在尖峰活动的初始波状传播之后，爆发的活动水平可以在数百毫秒的周期内以反复的上升和下降回响，而爆发本身持续数秒。为了研究回响爆发的时空结构，我们在高密度多电极阵列上培养分散的大鼠皮层神经元，以记录网络生长和成熟过程中神经活动的动态。我们发现尖峰的同步性在初始波后显著降低，并且活动在空间上广泛分布。随着系统回响，同步性恢复直到爆发结束。使用传播模型，我们推断出尖峰活动的传播速度，该速度随培养物年龄的增长而增加。我们使用二维空间中的尖峰网络生理模型对系统进行计算机模拟，并找到了重现观察到的爆发中尖峰再同步的参数。对模拟动态的分析表明，突触资源的消耗导致了再同步。模拟的空间传播动力学与爆发过程中的观察结果非常吻合，并表明突触效能与噪声神经自激活的相互作用共同产生了爆发的形态。