生长中视觉皮层柱状结构的重组

许多皮层区域在出生后发育过程中尺寸显著增大，逐渐使神经元胞体相互远离。目前，关于皮层生长如何影响神经元回路的发展知之甚少。在此，我们通过急性和慢性实验，研究了猫初级视觉皮层（V1）在出生后显著生长期间眼优势（OD）柱的布局。我们发现，尽管V1尺寸显著增大，但柱间距基本保持不变。相比之下，它们的空间排列在这一时期发生了系统性变化。在幼年动物中，柱状结构更呈带状，而在成年动物中，布局变得更加各向同性。我们提出了一种新的生长诱导重组机制，该机制基于“之字形不稳定性”，这是一种在若干非生命模式形成系统中观察到的动力学不稳定性。我们认为，这种机制是广泛一类活动依赖性OD柱形成模型所固有的。通过分析该类中的一个成员——弹性网络模型，我们表明该机制可以解释我们观察到的柱间距保持和OD柱重组的特定模式。我们得出结论，神经元在正常发育过程中系统地改变其选择性，并且这种重组是由生长过程中的皮层扩张诱导的。我们的工作表明，皮层回路在发育的较长时期内保持可塑性，以便促进神经元回路的修改以适应皮层生长。