생체 내 신피질 네트워크의 영상 입력 및 출력

신경 활동은 세포 집단에서 복잡한 시공간 활성화 패턴으로 나타납니다. 지역 신경 회로의 경우에도 네트워크 활동에 대한 포괄적인 설명은 지금까지 불가능했습니다. 여기에서 우리는 대량 표지된 조직의 두 광자 칼슘 이미징을 통해 생체 내 쥐 신피질의 지역 입력 및 출력 활동을 분해할 수 있음을 보여줍니다. 성상교세포와 신경세포의 칼슘 일시적 신호 외에도, 전기피질도와 밀접하게 상관된 자발적인 칼슘 신호를 신경세포 간의 영역에서 발견했습니다. 이 광학 뇌파(Optical Encephalogram, OEG)는 축삭 구조의 대량 칼슘 신호를 나타내며, 따라서 지역 입력 활동을 측정하는 데 도움을 줍니다. 동시에, 지역 신경 집단 내 출력 활동은 단일 스파이크 해상도로 유발된 활동전위-유도 칼슘 일시적 신호로부터 유도될 수 있었습니다. 이러한 OEG와 스파이크 활동 측정을 사용하여 우리는 피질의 업 상태 동안 자발적인 활동을 특성화했습니다. 우리는 (i) 스파이킹 활동이 희귀하다(<0.1 Hz); (ii) 평균적으로 각 업 상태 동안 약 10%의 뉴런만이 활성화되어 있다; (iii) 이 활성 하위 집단은 시간에 따라 지속적으로 변화한다; 그리고 (iv) 집단 간 스파이킹 활동은 업 상태 기간 동안 고르게 분포한다는 것을 발견했습니다. 더욱이, 활성 뉴런의 수는 OEG의 진폭에 직접적으로 의존하여 지역 네트워크의 입력-출력 함수가 광학적으로 드러났습니다. 우리는 신피질의 자발적인 활동이 희귀하고 신경 집단 전반에 걸쳐 시공간적으로 불균일하게 분포되어 있다고 결론지었습니다. 여기에서 보여준 대량 로드된 조직의 다양한 신호 구성 요소의 분해는 피질 네트워크를 통한 신호 흐름에 대한 추가 연구를 가능하게 할 것입니다.