单细胞、单次刺激揭示了无法由标准功能特性解释的异质性网络招募。

理解最小扰动如何影响皮层网络动力学，仍然是神经工程领域中的核心挑战。尽管已有研究表明，单细胞刺激能够影响群体活动，但由此产生的变异性通常被视为噪声，而非网络行为中具有信息价值的特征。在此，我们研究了单细胞刺激如何反映神经元募集的异质性调制，以及这些效应在多大程度上能够由被刺激细胞的功能状态加以解释。为此，我们将单细胞光遗传刺激与皮层培养物中的广域钙成像相结合。在每个网络中，诱发一次单一刺激事件，并量化随后在刺激耦合募集、同步性以及成对相关性方面的变化。此外，我们还评估了被刺激神经元的基线功能状态——包括其事件活动水平和皮尔逊相关结构——是否与所观察到的网络响应相关。 单细胞刺激所诱发的效应是短暂的，在响应细胞群体内，网络动力学可在数秒内恢复。重要的是，我们的研究结果表明，所观察到的募集变化的方向和幅度并不能被被刺激神经元的功能状态显著解释，这说明这些参数并未捕捉到扰动诱导型网络响应的决定因素。这一结果凸显了未来表征网络响应性方法中的多种可能性，并提示微电路对局部输入的响应受其他尚未观测到的特征所支配。

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🏷️ 单细胞刺激 光遗传学 钙成像 皮层网络动力学 神经元招募