Atmung koordiniert kortiko-hippocampale Dynamiken bei Mäusen während Offline-Zuständen

Netzwerkdynamiken wurden als mechanistisches Substrat für die Informationsübertragung über kortikale und hippocampale Schaltkreise hinweg vorgeschlagen. Es ist jedoch wenig über die Mechanismen bekannt, die diese Prozesse über weit verbreitete Gehirnregionen während Offline-Zuständen synchronisieren und koordinieren. Hier untersuchen wir die Hypothese, dass die Atmung als oszillatorischer Schrittmacher fungiert, der die Dynamik verteilter Gehirnschaltkreise kontinuierlich koppelt. Mittels großflächiger Ableitungen aus einer Reihe von kortikalen und subkortikalen Gehirnregionen bei sich verhaltenden Mäusen decken wir das Vorhandensein einer intrazerebralen respiratorischen Corollary Discharge auf, die die neuronale Aktivität über diese Schaltkreise hinweg moduliert. Während Offline-Zuständen liegt die respiratorische Modulation der Kopplung von hippocampalen Sharp-Wave Ripples und kortikalen DOWN/UP-Zustandsübergängen zugrunde, was die Konsolidierung des Systemgedächtnisses vermittelt. Diese Ergebnisse heben die Atmung, einen kontinuierlichen Gehirnrhythmus, als oszillatorisches Gerüst für die funktionelle Koordination des limbischen Schaltkreises hervor, das die Segregation und Integration des Informationsflusses über neuronale Netzwerke während Offline-Zuständen unterstützt.