在无意识期间大鼠大脑模块化组织的改变取决于通信效率和代谢成本

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 系统神经科学 系统神经科学
• 计算神经科学是一种神经科学.

背景情况:

• 自发性大脑活动显示了一个结构化的模块化组织,它在个人和随着时间的推移而变化.
• 假设大脑组织是为了平衡将连接最小化的成本与有效信息传输的好处.
• 目前尚不清楚这种经济原理是否限制了意识改变状态期间的模块变化.

研究的目的:

• 为了研究大脑模块变异性如何在大鼠的propofol诱导失意识期间发生变化.
• 探索模块变性,葡萄糖代谢和麻醉期间的功能连接之间的关系.
• 为了确定大脑组织的经济是否塑造无意识期间的模块化变化.

主要方法:

• 功能性磁共振成像 (fMRI) 和18F-氧葡萄糖正子发射断层扫描 (FDG-PET) 用于大鼠.
• 为了调节意识,三种水平的propofol诱导麻醉剂被使用.
• 分析了大脑模块变异性,葡萄糖代谢和功能连接性的变化.

主要成果:

• 自发大脑活动的模块变异性随着意识丧失而增加.
• 跨个体的模块变异性与功能连接强度和大脑新陈代谢有相反的关系.
• 随着麻醉的加深,模块变异性变得更多地依赖于基底代谢,而不是功能连接.

结论:

• 醇诱导的无意识导致大脑模块化的重组.
• 这种重组似乎是由能源成本和通信效率之间的动态权衡所塑造的.
• 这些发现表明,大脑经济原理在改变意识状态期间对塑造神经组织至关重要.