Robust microcircuit synchronization by inhibitory connections.
Robust microcircuit synchronization by inhibitory connections.
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DOI：
10.1016/j.neuron.2008.12.032
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发表时间：
2009-02-12
期刊：
影响因子：
16.2
通讯作者：
Selverston, Allen I.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Szuecs, Attila;Huerta, Ramon;Rabinovich, Mikhail I.;Selverston, Allen I.
不同脑区的微电路具有类似的结构和生物物理特性，它们具有紧凑的运动网络，称为中枢模式发生器（CPGs）。因此，CPGs被认为是理解微电路动力学的有价值的生物学模型，特别是它们的同步。在本文中，我们使用一个著名的紧凑型电机网络，龙虾幽门CPG来研究电路间同步的原理。我们通过人工突触将两个动物分离的幽门电路偶联，并观察它们的同步如何依赖于计算机生成的突触的拓扑结构和动力学参数。当电耦合两个网络的起搏器群时，稳定的同相同步出现，但相互抑制连接产生更强大和有规律的合作活动。对侧抑制性连接提供了有效的同步和灵活设置相互作用网络的爆发阶段。我们还表明，基于电导的耦合电路数学模型正确地再现了观察到的动力学，说明了这种现象的普遍性。
Microcircuits in different brain areas share similar architectural and biophysical properties with compact motor network known as central pattern generators (CPGs). Consequently, CPGs have been suggested as valuable biological models for the understanding of microcircuit dynamics and particularly, their synchronization. In the present paper we use a well known compact motor network, the lobster pyloric CPG to study principles of intercircuit synchronization. We couple separate pyloric circuits obtained from two animals via artificial synapses and observe how their synchronization depends on the topology and kinetic parameters of the computer-generated synapses. Stable in-phase synchronization appears when electrically coupling the pacemaker groups of the two networks, but reciprocal inhibitory connections produce more robust and regular cooperative activity. Contralateral inhibitory connections offer effective synchronization and flexible setting of the burst phases of the interacting networks. We also show that a conductance-based mathematical model of the coupled circuits correctly reproduces the observed dynamics illustrating the generality of the phenomena.
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