体外培养皮质神经元网络的功能结构

我们应用信息论方法处理微电极阵列测量的动作电位时间序列，以估计体外培养哺乳动物神经元细胞集群的连接性。我们通过测量两个神经元尖峰序列间的互信息推断其连接性。此外，我们测量任意两个尖峰序列以第三个细胞活动为条件的更高阶多点互信息，作为识别和区分三个神经元间功能连接类别的手段。使用条件三细胞度量消除了成对互信息的一些解释缺陷，并阐明了任意三个细胞的功能连接排布。我们根据其他复杂网络分析所得连接图，证明尽管其为体外发育，源自培养神经集群的连接图类似于其他生物网络，并在聚类系数、网络直径和度 assortative mixing 中展现非平凡结构。具体地，我们表明这些网络是弱异配小世界图，其结构与具有相同度的随机图显著不同。我们期望我们的分析有助于识别源自时间序列数据的各类复杂网络的计算模体。