一个用于确定小鼠大脑中的活跃神经元和网络的框架揭示了大脑活动在一天中的变化

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 计算生物学 计算生物学
• 系统神经科学 系统神经科学

背景情况:

• 尽管神经元结构稳定,但小鼠的大脑活动每天都会出现显著的波动.
• 了解神经回路的时间动态对于破译大脑功能至关重要.

研究的目的:

• 开发一条集成的实验计算管道,用于在一天中识别活跃的神经元和网络.
• 为了研究神经元活动和网络组织如何在小鼠的24小时周期内发生变化.

主要方法:

• 利用c-Fos活动依赖的TRAP2系统在四个时间点对自由行为小鼠中的活跃神经元进行基因标记.
• 采用3D成像和空间转录学来描述标记神经元的分子特性.
• 开发了用于分析神经网络动态的新型计算方法.

主要成果:

• 观察到特定区域和层的神经元激活模式,特别是在皮质层的五个神经元在晚起期.
• 检测到激发性/抑制性神经元平衡的变化,特别是在丘脑.
• 发现活跃的神经元网络变得不那么模块化,并且随着觉醒期的进展,其主要枢纽从亚皮层转移到皮层区域.

结论:

• 开发的管道有效地绘制了老鼠大脑中随着时间的推移的神经元和网络激活.
• 大脑活动的日常变化涉及特定神经元群体的动态变化,网络结构以及神经刺激和抑制的平衡.