快速的光刺激优化用于全息控制神经元组合活动in vivo

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 计算神经科学是一种神经科学.
• 生物物理学的生物物理.

背景情况:

• 精确操纵神经电路活动对于理解大脑功能至关重要.
• 双光子全息光遗传学提供灵活激发神经元组合,但遭受非目标刺激.
• 目标外刺激发生时,用于目标神经元的光无意中激活了附近的非目标神经元.

研究的目的:

• 开发一种实时计算方法,以减轻双光子光遗传学中的非目标刺激.
• 提高神经元组合激活的精度,以改善大脑电路研究.

主要方法:

• 实证地采样每个神经元对近端位置刺激的敏感性.
• 优化刺激部位使用基于自适应非负基础函数回归 (NBFR) 的快速可解释模型.
• 通过对小鼠海马体进行模拟和体内实验来验证该方法.

主要成果:

• NBFR模型适配是高度可扩展的,可以在几秒钟内完成数百个神经元.
• 刺激部位优化在每次刺激的几毫秒内实现,适合闭环实验.
• 在现实的实验条件下,NBFR方法在减轻非目标刺激方面表现出有效性.

结论:

• 基于NBFR的光刺激优化显著提高了两光子光遗传学的精度.
• 这种计算方法是对可扩展和精确的光遗传学操纵工具包的宝贵补充.
• 这些发现有助于更准确地研究神经电路结构和功能.