Orígenes globales y locales de la variabilidad del recuento de picos en la corteza visual de ensayo a ensayo

Área de la Ciencia:

• La neurociencia
• Neurociencia computacional
• Neurociencia de los sistemas

Sus antecedentes:

• Las respuestas de las neuronas sensoriales muestran variabilidad entre ensayos, con contribuciones de la actividad neuronal, la excitación y el movimiento.
• No está claro hasta qué punto esta variabilidad representa el ruido frente a las señales subyacentes.
• Los patrones globales de actividad cerebral pueden explicar la variabilidad adicional en las respuestas de las neuronas corticales visuales.

Objetivo del estudio:

• Investigar la contribución de los patrones globales de actividad cortical a la variabilidad entre ensayos en el conteo de picos de la corteza visual primaria (V1) del ratón.
• Diferenciar el poder explicativo de la actividad global frente a los factores de comportamiento en las respuestas V1.
• Determinar el grado de variabilidad de V1 atribuible a los circuitos locales frente a las fuentes no locales.

Principales métodos:

• Se registró la actividad neuronal en ratones V1 utilizando sondas Neuropixels 2.0 durante la visualización pasiva de imágenes.
• Datos de comportamiento y actividad neuronal registrados simultáneamente desde el área cingulada anterior (ACA) o las señales de calcio de campo amplio de la corteza dorsal.
• Se utilizó la regresión de rango reducido para dividir la variabilidad explicable en el recuento de picos de V1 por fuente.

Principales resultados:

• Los patrones de actividad compartidos localmente explicaron la variabilidad que excede la generación de picos de Poisson, independientemente del comportamiento o la actividad global.
• La actividad cortical global predijo significativamente más variabilidad del recuento de picos V1 que los factores de comportamiento.
• Los factores conductuales explicaron poca variabilidad única y fueron un subespacio de la actividad V1 predecible a nivel mundial.
• La perturbación optogenética de ACA impactó la actividad de V1, y los patrones de ACA predijeron la variabilidad de V1 incluso sin comportamientos manifiestos.

Conclusiones:

• Los factores compartidos globalmente de otras áreas corticales contribuyen sustancialmente a la variabilidad del recuento de picos V1.
• Una minoría de la variabilidad compartida se limita a los circuitos V1 locales.
• Los estados cerebrales globales, particularmente de áreas como ACA, juegan un papel importante en la modulación del procesamiento cortical visual.