不成熟的大脑惊人的网络活动
大脑皮层的未解之谜之一是单个神经元如何发展适当的突触连接,形成大规模、分布式网络。现在,一个国际科学家小组包括来自歌德大学的研究人员和fia获得新颖的见解从自发生成的本地网络的活动模式的早期发展中视觉皮层。显然这些远程神经连接的基础形式,通过大脑活动建立在皮质的发展。
现在,在出版自然神经科学,佛罗里达马克斯·普朗克神经科学研究所的科学家们,法兰克福先进的研究所,法兰克福歌德大学和明尼苏达大学的调查视觉皮层雪貂,一个理想的模型系统来探索网络的早期发展皮质。这些都是由成千上万的神经元和大脑皮层表面的分布在毫米。在视觉皮层,网络活动编码视觉场景的具体特征边的方向和物体运动的方向。
通过使用钙成像技术,科学家们可以以一种空前的分辨率可视化自发活动模式,即不是由视觉输入模式。让他们大为吃惊的是,遥远的人群之间的自发活动模式是高度相关的覆盖事实上,如此高度相关,人口较少的神经元的活动可以准确预测同步网络活动模式毫米,这些关联模式漂亮预测模式由视觉刺激引发的网络活动。
下一步,研究人员利用这种自发的信件和视觉诱发网络模式,找出网络发展不成熟的大脑之间的交互。通过观察状态的自发活动模式眼睛打开之前,他们希望看到一个显著的不同模式的自发活动,因为远程大脑皮层的连接被认为是分布式网络活动的基础模式不成熟的皮层中所没有的。令他们吃惊的是,他们发现强大的远程模式相关的自发活动的眼睛打开之前,并发现他们扩展在距离比较的成熟的大脑。
面对这种矛盾,研究者首先考虑是否相关活动模式可以通过本地皮层连接链传播,类似于一场森林大火。为了测试这个有趣的可能性,马提亚Kaschube,歌德大学计算机科学教授和研究员法兰克福高级研究所(fia),和他的博士生,贝蒂娜•海建立了计算模型早期视觉皮层的神经回路。他们发现通过使用一组参数符合当地皮质的组织连接,该模型可以精确地再现他们所观察到的自发的长程相关性实验的模式,不需要远程连接。
总的来说,这些结果表明,远程秩序在早期发展中皮层神经活动源于由短程连接。换句话说,本地连接建立一个网络活动脚手架。广为接受的可塑性规则后的火灾一起电线,活动由本地连接可以指导后续远程网络连接的形成。扭曲的经常使用的短语,“思考全球化,行动本地化”,发展本地皮质回路法实现全球影响。未来的研究将测试活动的预测依赖可塑性机制的结构形状远程连接基于有益的活动模式来自本地皮层连接。
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