条状D1细胞的神经调节在解剖学上连接的乳头和皮层区域形成了BOLD波动

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:

• 了解微观神经机制与宏观大脑动态之间的联系是神经科学的一个根本挑战.
• 动物模型允许详细调查细胞特性和全脑反应,使用休息状态fMRI等技术.
• 状体-状体-皮质回路对于运动控制,认知和奖励至关重要,因此它们非常适合研究大脑动态.

研究的目的:

• 为了研究如何化学基因调节小鼠尾状膜 (CPdm) 中的D1中等棘状神经元 (MSN) 影响血氧水平依赖 (BOLD) 动态.
• 为了表征局部BOLD动态和功能连接在条纹-thalamo-皮质电路内的变化.
• 探索细胞水平操纵对宏观大脑活动和区域间通信的影响.

主要方法:

• 在小鼠的右侧CPdm中,D1MSN的化学遗传激发或抑制.
• 全脑静止状态fMRI大胆信号的测量.
• 分析本地BOLD时间序列属性和区域间的功能连接.
• 使用各种时间序列特征的分类方法来识别BOLD动态的变化.

主要成果:

• CPdm神经调节显著改变了向背中状体投射的thalamic亚区域的BOLD动态.
• 皮层 BOLD 动态变化在单模区域最为明显,并在层次上向跨模区域下降.
• D1MSN激发导致功能连接性下降,特别是在皮层-层连接中.
• 细胞操纵增加了BOLD动态的可预测性,由增强的自我相关结构表明.

结论:

• 有针对性的细胞操纵可以预测地改变宏观的大胆动态和特定大脑电路中的功能连接.
• 这些发现突出了微观神经元活动如何影响大规模大脑网络通信.
• 这项研究提供了对结构-功能关系的洞察,这些关系支配了皮层下和皮层区域间的通信.