新的电路模型提供了洞察大脑功能

丘脑、丘脑网状核位于哺乳动物大脑的核心和扮演着一个关键的角色在一个广泛的功能,包括大脑皮层感觉信息的传播和大脑之间的过渡状态,如睡眠和清醒。

然而,改变在丘脑神经元的激活和互连与病态大脑节奏和韵律的脑电波的变化发生在睡眠中,已观察到疾病如精神分裂症、神经发育障碍,注意缺陷多动障碍和阿尔茨海默氏症。

新模型由蓝脑是第一个捕获复杂的形状和14000个神经元的生物物理属性连接到600万年突触。它可以用来探索神经回路的结构和功能复杂性。该模型还复制多个独立网络级实验结果不同大脑状态小说,并提供了一个统一的细胞和突触的自发和诱发活动在清醒和睡眠。

这项研究的重要发现之一是抑制反弹,这一过程有助于调节神经细胞的活动,产生增强的丘脑在觉醒反应在特定频率。模型还显示丘脑交互生成轴振动的起伏特征,有节奏的脑电波和睡眠时,丘脑细胞的兴奋性的变化控制这些主轴振动的频率和发生。

“这是特别相关的解释存在与否的纺锤波在不同的脑部疾病,”伊丽莎白。Iavarone博士强调第一作者。“这种方法取得了第一个形态和biophysically-detailed丘脑微电路的模型,证明建模策略蓝色大脑发达有关大脑皮质神经微电路也适用于其他大脑区域补充道:“蓝脑计划”的创始人和主任,教授亨利·马克拉姆。

“计算机模型和模拟可以促进不同来源的实验数据的集成和标准化,突出关键缺失实验,同时提供一个工具来测试假设和研究结构和功能复杂的神经回路,”肖恩·希尔教授解释说,“蓝脑计划”的主任,科学Neuroinformatics Krembil中心主任。

这项研究发表在最新一期的封面纸细胞的报道,代表了一个重要的进步在理解丘脑、丘脑网状核的作用大脑功能和功能障碍,该模型由“蓝脑计划”的EPFL现在可以在供研究人员使用他们自己的研究。

“这个模型是可用的公开并提供了一个新的工具来解释主轴振动和测试假设thalamoreticular电路功能和功能障碍的不同网络在健康和疾病,”希尔说。