利用多神经元兴奋重建稀疏回路 (RESCUME)

神经科学的核心问题之一是重建神经回路中的突触连接。可以通过顺序刺激潜在的突触前神经元同时监测突触后神经元的膜电压来探测神经元上的突触。由于神经回路中的连接是稀疏的，使用这种“蛮力”方法重建大型神经回路相当耗时且效率低下。相反，我们建议在顺序刺激多个潜在突触前神经元的随机子集时，测量突触后神经元的电压。为了从记录的电压中重建这些突触连接，我们应用了最近为压缩感知开发的解码算法。与蛮力方法相比，我们的方法有望显著节省时间，且节省量随回路规模增大而增加。我们使用计算机模拟来寻找最佳刺激参数，并在包括噪声和非线性突触整合在内的真实实验条件下探索我们重建方法的可行性。多神经元刺激允许仅从突触后神经元的发放活动重建突触连接，即使在无法获得阈下电压的情况下也是如此。通过使用钙指示剂、电压敏感染料或多电极阵列，可以同时监测多个突触后神经元的活动，从而并行映射它们的突触输入，潜在地重建完整的神经回路。