Human Brain Project rivela i cori neurali che emergono dalla cacofonia dell'attivazione neurale

Aug 28, 2023

Per poter trasformare le informazioni sensoriali in ricordi, le reti di neuroni interconnessi nel nostro cervello devono lavorare insieme di concerto. I ricercatori del Human Brain Project (HBP) si sono proposti di comprendere meglio le dinamiche di tali reti. A tal fine, hanno esaminato da vicino le relazioni tra singoli neuroni e popolazioni di neuroni in più regioni del cervello nei ratti, in particolare le aree corticali e l’ippocampo.

Per esaminare le dinamiche della rete, il team ha registrato l’attività della regione CA1 dell’ippocampo e delle cortecce somatosensoriale, visiva e peririnale mentre gli animali eseguivano un compito comportamentale in un labirinto. Sono stati in grado di quantificare l'accoppiamento di singoli neuroni con i modelli di attivazione della popolazione e di caratterizzare le relazioni di picco all'interno e tra queste aree. I ricercatori, dell'Università di Amsterdam e di altre istituzioni, hanno effettuato una serie di analisi sull'accoppiamento dei neuroni all'interno di ciascuna area. territorio e tra insiemi distinti di territori. Con questo, hanno studiato come i modelli di picco di un singolo neurone si correlano con l'attività di attivazione della popolazione all'interno e tra queste aree corticali e ippocampali.

Tra i risultati principali, hanno osservato che l'accoppiamento dei singoli neuroni con la popolazione locale era prominente in tutte e quattro le aree studiate, e questo era più forte nell'area CA1 dell'ippocampo.

Allo stesso tempo, l’accoppiamento tra aree ha mostrato profili più variabili rispetto all’accoppiamento all’interno dell’area e sono state trovate cellule simili a hub in tutte le aree. Le cellule “hub” o “broadcasting” sono neuroni che sono significativamente accoppiati a più di un’area. In altre parole, non si impegnano solo a livello locale, ma sono anche coinvolti nell’elaborazione delle informazioni con popolazioni lontane.

Infine, i livelli di accoppiamento sono stati analizzati in diversi contesti, come il funzionamento delle cellule nelle rappresentazioni spaziali e nei diversi stati comportamentali, mostrando come l’accoppiamento della popolazione potrebbe essere una misura promettente delle dinamiche di rete nel cervello.

“Dalla cacofonia dell’attivazione neurale, è sorprendente vedere emergere cori di neuroni in tutto il cervello. Ciò che cantano lo abbiamo appena cominciato a svelare”, afferma Reinder Dorman, ricercatore presso il Cognitive & Systems Neuroscience Group dell’Università di Amsterdam e primo autore dell’articolo.

I risultati sono stati pubblicati in Cerebral Cortex.Text di Helen MendesAccoppiamento basato su picchi tra singoli neuroni e popolazioni attraverso la corteccia sensoriale del ratto, la corteccia peririnale e l'ippocampo

Reinder Dorman, Jeroen J. Bos, Martin A. Vinck, Pietro Marchesi, Julien Fiorilli, Jeanette AM Lorteije, Ingrid Reiten, Jan G. Bjaalie, Michael Okun, Cyriel MA Pennartz.

https://doi.org/10.1093/cercor/bhad111