连接组约束建模鉴定出维持果蝇自发活动的神经元和突触

突触分辨率的连接组描绘了大脑的连线结构；全脑记录捕捉了其活动。二者单独都无法识别产生该活动的细胞和突触。我们通过将一个受 FlyWire 连接组约束的全脑模型拟合到头固定果蝇自发活动的钙成像记录中，并随后在计算机中以细胞和突触分辨率对其进行探查，弥合了这一鸿沟。拟合后的模型重现了其从未接受训练的三个特征：对数正态突触权重、无标度神经元雪崩，以及视觉细胞中的短内在时间常数，且每一项都与实验一致。对该数字化全脑模型的系统性扰动表明，自发活动并非在连接组中均匀分布，而是由一个紧凑的神经网核心所组织。在这一核心内，一个极度稀疏、跨越全脑的抑制性枢纽神经元集合及其与兴奋性伙伴之间的互惠突触，是维持全脑静息态动力学所必需且充分的。因此，受连接组约束的建模将连线图和记录数据转化为一个可扰动的数字平台，可识别维持静息态动力学的细胞和突触。

突触分辨率的连接组刻画了大脑的布线；全脑记录捕捉了其活动。单独依靠任何一种都无法识别产生该活动的细胞和突触。我们通过将受 FlyWire 连接组约束的全脑模型拟合到头固定果蝇自发活动的钙成像记录，并在计算机中以细胞和突触分辨率对其进行探测，从而将二者联系起来。拟合后的模型重现了三个其训练过程中从未涉及的特征：对数正态的突触权重、无标度的神经元雪崩，以及视觉细胞中较短的内在时间常数，这些均与实验一致。对该数字化全脑模型进行系统性扰动表明，自发活动并非在连接组中均匀分布，而是由一个紧凑的神经网核心所组织。在这一核心中，一个在全脑范围内分布、极度稀疏的抑制性枢纽神经元群及其与兴奋性伙伴之间的互惠突触，对于维持全脑静息态动力学是必要且充分的。因此，连接组约束建模将布线图和记录数据转化为一个可扰动的数字平台，用以识别维持静息态动力学的细胞和突触。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.21.745055v1?rss=1

🏷️ 连接组建模 果蝇自发活动 静息态动力学 抑制性枢纽神经元 突触互惠连接