单个theta周期内同相与反相跨半球节律的快速切换:一种机制性解释
Rapid switching of in-phase and anti-phase interhemispheric rhythms within a single theta cycle: a mechanistic explanation
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颗粒性压后皮层的在体局部场电位记录显示,伽马(30-80 Hz)与spline(100-160 Hz)振荡分别锁定在背景theta(约8 Hz)的不同相位,且伽马在两侧半球同相、spline反相。研究对下一代神经质量模型做数值分岔分析,把单侧振荡解释为PING与ING机制的交替,再由两个延迟耦合的兴奋-抑制模块构成的跨半球回路复现实验记录的交叉谱统计量,并给出相位模式由跨半球延迟与局部抑制延迟之比决定的解析结果。材料仅为摘要,模型细节与实验数据规模未给出。
颗粒状压后皮层(RSG)支持记忆巩固与空间导航。对RSG的局部场电位(LFP)在体记录揭示了共存的gamma(30-80 Hz)与spline(100-160 Hz)振荡,它们与背景theta([~]8 Hz)节律的不同相位相耦合。值得注意的是,双侧记录显示gamma与spline表现出不同的半球间相位关系:gamma在两半球间为同相,而spline为反相。在此,我们利用下一代神经质量模型的数值分岔分析,表明单个半球内的RSG振荡可以理解为兴奋-抑制网络中PING(锥体-中间神经元gamma)与ING(中间神经元gamma)机制的交替。对抑制性群体的theta频率外部驱动使网络在这两种节律之间切换。接下来,我们构建了典型的半球间回路,由两个这样的兴奋-抑制模块组成,跨半球延迟耦合。这些回路在单个theta周期内于同相gamma与反相spline之间切换,重现了实验RSG记录的交叉谱统计特征。最后,我们给出了阈值线性神经质量模型的解析结果,表明跨半球相位模式由跨半球延迟与局部抑制性延迟之比所决定;我们获得了该比值的明确范围,在此范围内可预期出现类RSG的相位模式。我们的工作确立了RSG独特的振荡特征可以由最小的半球间回路构型简约地解释,并为半球间节律的实验探究提供了一个框架。
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来源:bioRxiv · Neuroscience · biorxiv.org