Μέρος 3: Μια κλίση ντοπαμίνης ελέγχει την πρόσβαση στην κατανεμημένη μνήμη εργασίας στον φλοιό των πιθήκων μεγάλης κλίμακας

Επικοινωνία: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Email:audrey.hu@wecistanche.com

Κάντε κλικ εδώ για το Μέρος 2

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΘΟΔΟΥ

Επισκόπηση ανατομικών δεδομένων

Σε αυτή τη μελέτη, συνδυάζουμε μεταθανάτια ανατομικά δεδομένα σχετικά με τις πυκνότητες των υποδοχέων, τη συνδεσιμότητα της λευκής ουσίας, τις πυκνότητες νευρώνων και τον αριθμό των δενδριτικών σπονδυλικών στήλης. Καθεμία από αυτές τις τέσσερις ανατομικές μετρήσεις αρχικά ποσοτικοποιήθηκε χρησιμοποιώντας διαφορετικά τεμάχια του φλοιού. Μεγάλα τμήματα του κροταφικού λοβού δεν έχουν ακόμη ποσοτικοποιηθεί ούτε για τα δεδομένα αυτοραδιογραφίας του υποδοχέα ούτε για τα δεδομένα συνδεσιμότητας ιχνηλάτησης της οδού. Η συλλογή αυτών των δεδομένων βρίσκεται σε εξέλιξη και θα είναι διαθέσιμη σε μελλοντικές μελέτες. Με εξαίρεση τις πυκνότητες των υποδοχέων στον οπίσθιο βρεγματικό φλοιό (Impieri et al., 2019; Niu et al., 2020, 2021), όλες οι πυκνότητες των υποδοχέων D1 αναφέρονται για πρώτη φορά σε αυτή τη μελέτη. Τα δεδομένα συνδεσιμότητας για δέκα από τις 40 περιοχές του φλοιού χρησιμοποιούνται εδώ για πρώτη φορά, αλλά θα περιγραφούν λεπτομερέστερα σε μια προσεχή δημοσίευση από το εργαστήριο Kennedy. Αυτό μας επέτρεψε να επεκτείνουμε τον υπολογισμό της ιεραρχίας του φλοιού σε 40 περιοχές.

Το Cistanche μπορεί να βελτιώσει τη μνήμη

Σημείωση για τη σημειογραφία

Οι δείκτες σε αγκύλες, όπως ½k χρησιμοποιούνται για να υποδηλώσουν τις ίδιες τις φλοιώδεις περιοχές. Δείκτες που δεν βρίσκονται σε αγκύλες, όπως χρησιμοποιούνται για να υποδηλώσουν πληθυσμούς νευρώνων σε μια περιοχή του φλοιού. Οι υπερκείμενοι χρησιμοποιούνται για την παροχή περαιτέρω διευκρινιστικών πληροφοριών. Χρησιμοποιούμε τη σύμβαση ότι οι στόχοι παρατίθενται πριν από τις πηγές, έτσι ώστε το gi;j να υποδηλώνει την ισχύ μιας σύνδεσης από τον νευρικό πληθυσμό j στον νευρικό πληθυσμό i. Οι τιμές των παραμέτρων παρατίθενται στον Πίνακα S6.

Ποσοτικοποίηση της πυκνότητας των υποδοχέων κατά μήκος του φλοιού - in vitro αυτοραδιογραφία

Προκειμένου να δημιουργήσουμε έναν χάρτη υψηλής ανάλυσης και υψηλής πιστότητας της αρχιτεκτονικής των υποδοχέων ντοπαμίνης του φλοιού, χρησιμοποιήσαμε ποσοτική in-vitro αυτοραδιογραφία υποδοχέα (Palomero-Gallagher and Zilles, 2018). Προηγούμενη αυτοραδιογραφία υποδοχέα ντοπαμίνης είχε επικεντρωθεί σε σχετικά μικρά τμήματα του φλοιού (Goldman-Rakic ​​et al., 1990; Impieri et al., 2019; Lidow et al., 1991; Niu et al., 2020; Richet al. , 1989). Για να δημιουργήσουμε έναν πιο ολοκληρωμένο χάρτη των υποδοχέων ντοπαμίνης του φλοιού, μετρήσαμε την πυκνότητα των υποδοχέων D1 σε 109 περιοχές του φλοιού και τους υποδοχείς D1 και D2 στα βασικά γάγγλια.

Τα ζώα θυσιάστηκαν μέσω μιας ενδοφλέβιας θανατηφόρου δόσης πεντοβαρβιτάλης νατρίου. Οι εγκέφαλοι αφαιρέθηκαν αμέσως από το κρανίο και το εγκεφαλικό στέλεχος και η παρεγκεφαλίδα αποκόπηκαν σε άμεση γειτνίαση με τους εγκεφαλικούς μίσχους. Τα ημισφαίρια διαχωρίστηκαν και στη συνέχεια κόπηκαν σε ένα ραβδωτό και ένα ουραίο μπλοκ με μια τομή στο στεφανιαίο επίπεδο τομής μεταξύ της κεντρικής και της τοξοειδούς εγκοπής. Αυτά τα μπλοκ καταψύχθηκαν σε ισοπεντάνιο στους 4{{30}}C έως 5{{5{0}}C και στη συνέχεια αποθηκεύτηκαν σε αεροστεγείς πλαστικές σακούλες στους 70 C. Κάθε μπλοκ τεμαχίστηκε σειριακά στο στεφανιαίο επίπεδο (πάχος τομής 20 mm) χρησιμοποιώντας μικροτόμο κρυοστάτη (CM 3050, Leica, Γερμανία). Οι τομές τοποθετήθηκαν με απόψυξη σε αντικειμενοφόρους πλάκες επικαλυμμένες με ζελατίνη, ξηράνθηκαν με κατάψυξη όλη τη νύχτα και υποβλήθηκαν σε επεξεργασία για οπτικοποίηση υποδοχέων D1 ή D2, κυτταρικών σωμάτων (Merker, 1983) ή μυελίνης (Gallyas, 1979). Εφαρμόστηκε ποσοτική in vitro αυτοραδιογραφία υποδοχέα σε επισημάνετε τους ντοπαμινεργικούς υποδοχείς D1 και D2 σύμφωνα με προηγούμενα δημοσιευμένα πρωτόκολλα (Palomero-Gallagher and Zilles, 2018) (Zilles et al., 2002) που περιλαμβάνουν μια προεπώαση, την κύρια επώαση και ένα τελικό στάδιο έκπλυσης. Για την οπτικοποίηση του υποδοχέα D1, τα τμήματα πρώτα επανυδατώθηκαν και οι ενδογενείς ουσίες αφαιρέθηκαν κατά τη διάρκεια μιας 20-λεπτής προεπώασης σε θερμοκρασία δωματίου σε ένα ρυθμιστικό διάλυμα Tris-HCl 50 mM (pH 7,4) που περιέχει 120 mM NaCl, 5 mM KCl, 2 mM CaCl2 και 1 mM MgCl2. Κατά τη διάρκεια της κύριας επώασης, οι τομές επωάστηκαν είτε με 0,5 nM [3H]SCH 23390 μόνο (για τον προσδιορισμό της ολικής δέσμευσης), είτε με 0,5 nM [3H]SCH 23390 και 1 mM εκτοπιστή mianserin (για προσδιορισμό της αναλογίας μετατοπίσιμης, μη -ειδική δέσμευση) για 90 λεπτά σε θερμοκρασία δωματίου στο ίδιο ρυθμιστικό διάλυμα που χρησιμοποιήθηκε για την προεπώαση. Τέλος, η διαδικασία έκπλυσης συνίστατο σε δύο βήματα πλύσης 20 λεπτών σε ένα κρύο ρυθμιστικό διάλυμα που ακολουθείται από μια σύντομη εμβάπτιση σε απεσταγμένο νερό. Για οπτικοποίηση του υποδοχέα D2, οι τομές προεπωάστηκαν με ρυθμιστικό διάλυμα Tris-HCl 50 mM (ρΗ 7,4) που περιείχε 150 mM NaCl και 1 τοις εκατό ασκορβικό. Στην κύρια επώαση, τα τμήματα επωάστηκαν είτε με 0,3 nM [3H]raclopride μόνο, είτε με 0,3 nM [3H]raclopride και 1 mM εκτοπιστή 1 mM βουτακλαμόλη για 45 λεπτά σε θερμοκρασία δωματίου στο ίδιο ρυθμιστικό διάλυμα που χρησιμοποιήθηκε για την προεπώαση . Το ξέπλυμα συνίστατο σε έξι βήματα πλύσης του 1 λεπτού σε ένα κρύο ρυθμιστικό διάλυμα που ακολουθείται από μια σύντομη εμβάπτιση σε απεσταγμένο νερό. Η ειδική δέσμευση είναι η διαφορά μεταξύ ολικής και μη ειδικής δέσμευσης. Εφόσον οι συνδετήρες και τα πρωτόκολλα δέσμευσης που χρησιμοποιήθηκαν κατέληξαν σε μετατοπιζόμενη δέσμευση, η οποία ήταν μικρότερη από το 5 τοις εκατό της συνολικής δέσμευσης, η ολική δέσμευση θεωρείται ότι είναι ισοδύναμη με ειδική δέσμευση. Οι τομές στέγνωσαν σε κρύο ρεύμα αέρα, εκτέθηκαν μαζί με πλαστικά λέπια γνωστής ραδιενέργειας έναντι μεμβρανών ευαίσθητων στο τρίτιο (Hyperlm, Amersham) για έξι (για τον υποδοχέα D1) ή οκτώ (για τον υποδοχέα D2) εβδομάδες και στη συνέχεια αυτοραδιογραφίες επεξεργασμένες με πυκνομετρία με τεχνική ανάλυσης εικόνας που βασίζεται σε βίντεο (Palomero-Gallagher and Zilles, 2018) (Zilles et al., 2002). Οι αυτοραδιογραφίες ψηφιοποιήθηκαν με χρήση κάμερας CCD και αποθηκεύτηκαν ως εικόνες 8-bit gray με χωρική ανάλυση 2080x1542 pixel. Οι τιμές του γκρι (g) στις κλίμακες συνεκτίμησης, καθώς και οι πειραματικές συνθήκες, χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία μιας καμπύλης παλινδρόμησης με την οποία οι τιμές του γκρι σε κάθε εικονοστοιχείο ενός αυτοραδιογράφου μετασχηματίστηκαν σε πυκνότητες θέσης δέσμευσης (Bmax) σε πρωτεΐνη fmol/mg με μέσο όρο του τύπου max=$

(Εξίσωση 1)

όπου R είναι η συγκέντρωση ραδιενέργειας (CPM) σε μια κλίμακα, η απόδοση Ethe του μετρητή σπινθηρισμού που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της ποσότητας ραδιενέργειας στο ρυθμιστικό διάλυμα επώασης, B ο αριθμός των διασπάσεων ανά μονάδα χρόνου και ραδιενέργεια, Wb το βάρος πρωτεΐνης ενός προτύπου , ως η ειδική δραστικότητα του συνδέτη, KD η σταθερά διάστασης του συνδέτη, και L η ελεύθερη συγκέντρωση του συνδέτη κατά την επώαση. Αποκλειστικά για λόγους οπτικοποίησης, οι αυτοραδιογραφίες κωδικοποιήθηκαν στη συνέχεια ψευδοχρωμάτων με γραμμική ενίσχυση αντίθεσης και αντιστοίχιση ίσων απεχόμενων περιοχών πυκνότητας σε μια φασματική διάταξη έντεκα χρωμάτων.

Οι περιοχές του φλοιού αναγνωρίστηκαν με κυτταροαρχιτεκτονική ανάλυση και οι πυκνότητες των υποδοχέων μετρήθηκαν σε συγκρίσιμες θέσεις στις παρακείμενες τομές που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία για οπτικοποίηση του υποδοχέα. Η μέση πυκνότητα υποδοχέα για κάθε περιοχή σε μια σειρά 3-5 τμημάτων ανά ζώο και υποδοχέα προσδιορίστηκε με προφίλ πυκνότητας που εξήχθησαν κάθετα προς την επιφάνεια του φλοιού χρησιμοποιώντας εσωτερικό λογισμικό που βασίζεται στο MATLAB (Pal-Omero-Gallagher and Zilles, 2018).

Ανάδρομη ανίχνευση οδού

Τα δεδομένα διαπεριφερειακής συνδεσιμότητας σε αυτό το έγγραφο είναι μέρος μιας συνεχιζόμενης προσπάθειας για τη χαρτογράφηση του φλοιώδους συνδετικού τμήματος του μακάκου χρησιμοποιώντας οπισθοβάθμια ιχνηλάτηση της οδού (Markov et al., 2013, 2014a, 2014b). Για κάθε περιοχή στόχο, ένας ανάδρομος ιχνηθέτης εγχύθηκε στον φλοιό. Ο ιχνηθέτης ελήφθη στα άκρα του άξονα σε αυτή την περιοχή και μεταφέρθηκε ανάδρομα στα κυτταρικά σώματα των νευρώνων που προβάλλονταν στον στόχο. Αυτά τα κυτταρικά σώματα θα μπορούσαν να βρίσκονται σε όλο τον εγκέφαλο. Κάθε ένα από αυτά τα κυτταρικά σώματα στον φλοιό μετρήθηκε ως επισημασμένος νευρώνας (LN). Ο αριθμός των επισημασμένων νευρώνων μετρήθηκε σε όλες τις περιοχές του φλοιού εκτός από την περιοχή στόχου στην οποία έγινε η ένεση. Οι περιοχές του φλοιού που στέλνουν άξονες στην περιοχή στόχο ονομάζονται περιοχές πηγής. Καθώς υπάρχουν ανεξέλεγκτες διαφορές στον όγκο του ιχνηθέτη και στην πρόσληψη μεταξύ των λοιμώξεων, εκτιμήσαμε την ισχύ των συνδέσεων ως εξής. Για μια δεδομένη μόλυνση. μετρήθηκε ο συνολικός αριθμός κυτταρικών σωμάτων στον φλοιό έξω από την περιοχή που έγινε η ένεση (στόχος). Ο αριθμός των επισημασμένων νευρώνων εντός μιας πηγής φλοιώδους περιοχής στη συνέχεια διαιρέθηκε με τον αριθμό των επισημασμένων νευρώνων σε ολόκληρο τον φλοιό (εξαιρουμένης της περιοχής στόχου), για να δώσει ένα κλάσμα επισημασμένων νευρώνων (FLN). Ο μέσος όρος του FI N υπολογίστηκε σε όλες τις μολύνσεις σε μια δεδομένη περιοχή στόχο., Για αυτόν τον υπολογισμό. συμπεριλαμβάνουμε όλες τις περιοχές σε ολόκληρο το φλοιώδες ημισφαίριο (περιοχές 91).

Το υποκείμενο (SUB) και ο απειροειδές φλοιός (PIR) έχουν μια ποιοτικά διαφορετική στρωτή δομή από τις νεοφλοιώδεις περιοχές, και επομένως οι υπερ-και οι υποστρωτικές συνδέσεις (και επομένως το SLN) από αυτές τις περιοχές είναι ακαθόριστες. Επομένως, καταργήσαμε όλες τις συνδέσεις από αυτές τις περιοχές από τους ακόλουθους υπολογισμούς (περιοχές, SLN=89). Αυτά τα δεδομένα συνδεσιμότητας είναι διαθέσιμα στον ιστότοπο του core-nets.

Εκτίμηση της φλοιϊκής ιεραρχίας

Στη συνέχεια (Markov et al., 2014a), υπολογίζουμε την ιεραρχική θέση h κάθε περιοχής χρησιμοποιώντας τις τιμές SLN των συνδέσεών της. Οι συνδέσεις προς τα εμπρός τείνουν να προέρχονται από τα υπερκοκκώδη στρώματα, ενώ οι συνδέσεις ανάδρασης τείνουν να προέρχονται από τα βαθιά στρώματα της περιοχής πηγής (Barone et al., 2000; Felleman and Van Essen, 1991). Επιπλέον, εάν μια περιοχή στόχος καταλαμβάνει πολύ υψηλότερη ιεραρχική θέση από την περιοχή πηγής, ένα μεγαλύτερο ποσοστό νευρώνων αναδύεται από τις υπερκοκκώδεις λεκάνες της περιοχής πηγής από ό,τι αν οι δύο περιοχές είναι κλειστές στην ιεραρχία (Barone et al., 2000). . Ομοίως, για τις συνδέσεις ανάδρασης, μια μεγαλύτερη ιεραρχική απόσταση μεταξύ της περιοχής συνεπάγεται ότι η υψηλότερη περιοχή στέλνει μεγαλύτερο ποσοστό της προστασίας της από τους υποκόκκους λεβιέδες. Αυτό σημαίνει ότι το κλάσμα των νευρώνων που προέρχεται από τα υπερκοκκώδη στρώματα σε μια δεδομένη σύνδεση δίνει μια εκτίμηση της σχετικής ιεραρχικής θέσης δύο συνδεδεμένων περιοχών (Barone et al.2000:Markoy et a.2014a). Εδώ. ακολουθώντας (Markey et al., 2014a), υπολογίζουμε ένα σύνολο ιεραρχικών επιπέδων (ένα ανά περιοχή) που προβλέπει καλύτερα τις τιμές SLN για όλες τις συνδέσεις στο σύνολο δεδομένων.

Το μοντέλο για την εκτίμηση της ιεραρχίας έχει τη μορφή

g(E(SLNJ))= X (Εξίσωση 4)

όπου g είναι μια συνάρτηση που συνδέει το SLN της σύνδεσης μεταξύ περιοχών με την ιεραρχική απόσταση μεταξύ τους. είναι ένα διάνυσμα στήλης μήκους nareasSLN, που περιέχει τις τιμές ιεραρχίας που πρέπει να εκτιμηθούν. Το X είναι ένας πίνακας συχνότητας του σχήματος nconns×nareasSLN, όπου τα εικονίδια ({{0}}) είναι ο αριθμός των παρατηρούμενων (μη μηδενικών) συνδέσεων μεταξύ των περιοχών του φλοιού στο υπόλοιπο σύνολο δεδομένων. Κάθε σειρά στο X αντιπροσωπεύει μια σύνδεση και κάθε στήλη αντιπροσωπεύει μια περιοχή του φλοιού. Όλες οι εγγραφές σε κάθε σειρά είναι ίσες με 0, εκτός από τη στήλη που αντιστοιχεί στην περιοχή πηγής, η οποία έχει τιμή -1, και την περιοχή προορισμού (παραλήπτης), η οποία έχει τιμή 1 (Strang, 1993).

Ενσωμάτωση ανατομικών συνόλων δεδομένων Όλα τα ανατομικά δεδομένα χαρτογραφήθηκαν στα κατάλληλα χωρίσματα στην επιφάνεια του Yerkes19. Για την παρούσα μελέτη, χαρτογραφήσαμε όλα τα δεδομένα στην υπογράφημα των 40 περιοχών της Λυών (Markov et al., 2014b), καθώς οι περιοχές σε αυτό το τεμάχιο ήταν γενικά μεγαλύτερες από εκείνες του Julich Macaque Brain Atlas (Impieri et al., 2019; Niu et al., 2020· Rapan et al., 2021· αυτή η εργασία) και τα σημεία ένεσης στο Queensland (αριθμός σπονδυλικής στήλης) (Elston, 2007) και πιο κοντά σε τυπικές περιγραφές περιοχής από το Vanderbilt (νευρωνική πυκνότητα) (Collins et al., 2010) ενότητες. Οι πυκνότητες των υποδοχέων ποσοτικοποιήθηκαν σε 109 φλοιώδεις περιοχές που ορίζονται από την αρχιτεκτονική της πόλης και του υποδοχέα. Η μέθοδος για την οριοθέτηση των ορίων της περιοχής του φλοιού περιγράφεται στο (Impieri et al., 2019; Niu et al., 2020; Rapan et al., 2021). Χρησιμοποιώντας την ίδια μέθοδο, οι ανατόμοι (NPG, MN, LR) εντόπισαν περιοχές του φλοιού με βάση τον υποδοχέα και την κυτταροαρχιτεκτονική. Δείτε την Εικόνα 1 για τον ορισμό των περιοχών. Οι ανατόμοι σχεδίασαν προσεκτικά (NPG, MN, LR) και αναθεώρησαν ανεξάρτητα (NPG, MN, LR, SFW) καθορισμένα όρια στην φλοιώδη επιφάνεια του Yerkes19 (Donahue et al., 2016) για να καταστεί δυνατή η σύγκριση με άλλους τύπους δεδομένων. Τα δεδομένα του υποδοχέα D1 χαρτογραφήθηκαν στον άτλαντα της Λυών ως εξής. Για κάθε περιοχή στον άτλαντα της Λυών, αναζητήσαμε επικαλύψεις με περιοχές στον Άτλαντα εγκεφάλου Julich Macaque. Εάν περισσότερο από το 50 τοις εκατό των κορυφών εντός της περιοχής ήταν επίσης στον Άτλαντα εγκεφάλου Julich Macaque, υπολογίστηκε η πυκνότητα του υποδοχέα D1 για την περιοχή. Σε όλες τις κορυφές σε κάθε περιοχή Julich αποδόθηκε η μέση τιμή για αυτήν την περιοχή. Υπολογίσαμε τον μέσο όρο της πυκνότητας του υποδοχέα D1 σε όλες τις κορυφές που βρίσκονται τόσο στην περιοχή της Λυών όσο και στον Άτλαντα εγκεφάλου Julich Macaque, εκτελώντας έτσι έναν σταθμισμένο μέσο όρο των πυκνοτήτων των υποδοχέων D1 σύμφωνα με το βαθμό χωρικής επικάλυψης. Σε 32 από τις 40 περιοχές της Λυών εκχωρήθηκε πυκνότητα υποδοχέα D1 με αυτόν τον τρόπο, με τις υπόλοιπες οκτώ περιοχές να μην επικαλύπτονται επαρκώς με τον Άτλαντα εγκεφάλου Julich Macaque. Λόγω της ισχυρής θετικής συσχέτισης μεταξύ του υποδοχέα D1/πυκνότητας νευρώνων και της ιεραρχίας (Εικόνα 1), για τις προσομοιώσεις, συμπεράσαμε τιμές για τις υπόλοιπες οκτώ περιοχές χρησιμοποιώντας γραμμική παλινδρόμηση με την ιεραρχία ως ανεξάρτητη μεταβλητή και την πυκνότητα υποδοχέα D1/νεύρο ως εξαρτημένη μεταβλητή.

Τα δεδομένα αυτοραδιογραφίας in vitro ποσοτικοποιούν με ακρίβεια την πυκνότητα των υποδοχέων σε όλο τον φλοιό. Ωστόσο, είναι σημαντικό να έχουμε κατά νου ότι η πυκνότητα των νευρώνων ποικίλλει επίσης στον φλοιό. Collins et al. (2010) μέτρησε την πυκνότητα των νευρώνων σε ολόκληρο τον φλοιό του μακάκου χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ισοτροπικού κλασματοποιητή (γνωστή και ως σούπα εγκεφάλου). Στο αρχικό χαρτί, ο φλοιός χωρίστηκε σε 42 περιοχές και εμφανίστηκε σε έναν επίπεδο χάρτη, με ανατομικά ορόσημα επισημασμένα (Εικόνες 2 και S1 αυτού του χαρτιού). Τα όρια αυτών των περιοχών σχεδιάστηκαν στην επιφάνεια Yerkes19 από τον SFW με αναφορά στην αρχική εργασία (Collins et al., 2010), σε αρκετές ανατομικές εργασίες από την ίδια ομάδα (Beck and Kaas, 1999; Cerkevich, et al., 2014; Kaas, 2004), οι άτλαντες Julich Macaque (109 περιοχές) και της Λυών (Markov{- 132) (Donahue et al., 2016· Markov et al., 2014b) και αξιολογήθηκαν ανεξάρτητα από ανατόμους (LR, MN , NPG). Τα δεδομένα νευρικής πυκνότητας κάλυψαν ολόκληρο τον φλοιό. Ως εκ τούτου, εκχωρήσαμε νευρική πυκνότητα σε κάθε περιοχή στον άτλαντα της Λυών, σταθμισμένη από τη χωρική επικάλυψη με τις αρχικές περιοχές στον άτλαντα Vanderbilt. Η πυκνότητα του υποδοχέα D1 διαιρέθηκε με την πυκνότητα του νευρώνα για να δώσει τον υποδοχέα D1/πυκνότητα νευρώνα σε κάθε περιοχή. Η πυκνότητα των νευρώνων ήταν σε μονάδες νευρώνων ανά γραμμάριο. Για να εκτιμήσουμε την πυκνότητα του υποδοχέα σε fmol ανά νευρώνα, χρησιμοποιήσαμε την προηγουμένως αναφερθείσα εικόνα ότι το 8 τοις εκατό του εγκεφαλικού ιστού είναι πρωτεΐνη (McIlwain και Bachelard, 1972).

Αυτό ισοδυναμεί με πολλαπλασιασμό με μια σταθερά και δεν επηρεάζει τις συσχετίσεις ή την επίδραση της βαθμίδας ντοπαμίνης στο μοντέλο. Ο άτλαντας της Λυών που χρησιμοποιείται για τον καθορισμό των δεδομένων διαπεριοχής συνδεσιμότητας (Markov et al., 2014b) είναι ήδη διαθέσιμος στην επιφάνεια Yerkes19 (Donahue et al., 2016). Το πλήρες υπογράφημα των περιοχών με έγχυση, συμπεριλαμβανομένης της αμφίδρομης συνδεσιμότητας, έχει επεκταθεί από 29 περιοχές στο Donahue et al. (2016) στις 40 περιοχές που χρησιμοποιούνται σε αυτή την εργασία. Για τα δεδομένα του αριθμού της σπονδυλικής στήλης, σχεδιάστηκαν περιγράμματα των 27 σημείων ένεσης στην επιφάνεια του Yerkes19 από τον SFW με αναφορά στις αρχικές εργασίες (τα περισσότερα από τα οποία είχαν σημαντική ανατομική περιγραφή και χάρτες που σχεδιάστηκαν με το χέρι), καθώς και ανατομικά έγγραφα που αναφέρονται στο πρωτότυπες εργασίες (Cavada and Goldman-Rakic, 1989; Preuss and Goldman-Rakic, 1991; Seltzer and Pandya, 1978) και οι άτλαντες εγκεφάλου Lyon and Julich Macaque. Η άμεση σύγκριση με τους χειρόγραφους χάρτες ήταν δυνατή για τις περιοχές V1, V2, MT, LIPv, 7a, V4, TEO, STP, IT, Ant. Χρήση., Δημοσίευση. King, TEpd, 12vl, A1, 3b, 4, 5, 6, 7b, 9, 13, 46, 7 m (Elston, 2007). Οι περιοχές 10, 11 και 12 περιγράφηκαν με αναφορά στους Preuss και Goldman-Rakic ​​(1991). Η έγχυση στην περιοχή TEa χρησιμοποίησε τους χάρτες των Seltzer και Pandya (1978) για τον ορισμό της περιοχής. Χρησιμοποιήσαμε αυτούς τους χάρτες για να προσεγγίσουμε τη θέση της ένεσης. Η περιοχή STP ταυτίστηκε με την αντίστοιχη περιοχή STPp στον άτλαντα των Felleman και Van Essen (1991). Η περιοχή FEF αναγνωρίστηκε ότι βρίσκεται στην πρόσθια όχθη της έσω όψης της τοξοειδούς αύλακας, όπως περιγράφεται από τον Elston (2007). Όλα τα εντοπισμένα σημεία ένεσης στην επιφάνεια του φλοιού επαληθεύτηκαν ανεξάρτητα με MN, LR και NPG. Τα δεδομένα του αριθμού της σπονδυλικής στήλης εκφράστηκαν σύμφωνα με τα σημεία της ένεσης και όχι με βάση ολόκληρες περιοχές του φλοιού. Ως εκ τούτου, βρήκαμε τον αριθμό των κορυφών από κάθε σημείο ένεσης να επικαλύπτονται με κάθε περιοχή στον άτλαντα της Λυών.

Για κάθε περιοχή της Λυών, ο αριθμός της σπονδυλικής στήλης ήταν ο μέσος όρος των μετρήσεων της σπονδυλικής στήλης για όλα τα σημεία ένεσης που επικαλύπτονται με την περιοχή, σταθμισμένη με τον αριθμό των κορυφών κάθε σημείου ένεσης που περιέχονται στην περιοχή. Με αυτόν τον τρόπο, υπολογίσαμε τον αριθμό της σπονδυλικής στήλης σε πυραμιδικά κύτταρα σε 24 από τις 40 περιοχές του άτλαντα της Λυών. Με βάση την ισχυρή θετική συσχέτιση μεταξύ του αριθμού της σπονδυλικής στήλης και της ιεραρχίας του φλοιού (r=0.61, p=0.001) και μετά από προηγούμενη εργασία (Chaudhuri et al., 2015; Mejias and Wang 2021), συμπεράνουμε τον αριθμό της σπονδυλικής στήλης για τις υπόλοιπες περιοχές με βάση την ιεραρχία χρησιμοποιώντας γραμμική παλινδρόμηση. Οι νευροανατόμοι (NPG, LR, MN) ταξινόμησαν καθεμία από τις 109 περιοχές του φλοιού για τις οποίες υπάρχουν διαθέσιμα δεδομένα για τον υποδοχέα D1 ως κοκκώδη ή κοκκώδη και σύμφωνα με την αναλογία του μεγέθους του κυτταρικού σώματος μεταξύ των στρωμάτων III και V. Οριοθετήσεις των τοπικών ορίων για κάθε άτλαντα, και τα ανατομικά δεδομένα στον χώρο Yerkes19 είναι διαθέσιμα στη βάση δεδομένων BALSA. Επισκόπηση δυναμικών μοντέλων Αρχικά περιγράφουμε τη δομή συνδεσιμότητας του τοπικού μας μοντέλου κυκλώματος και πώς η ντοπαμίνη ρυθμίζει την αποτελεσματικότητα αυτών των συνδέσεων. Στη συνέχεια περιγράφουμε ένα δυναμικό μοντέλο μεγάλης κλίμακας, στο οποίο το τοπικό κύκλωμα χρησιμοποιείται ως δομικό στοιχείο και τοποθετείται σε καθεμία από τις 40 φλοιώδεις περιοχές. Περιγράφουμε τα διάφορα βήματα για την κατασκευή του μοντέλου μεγάλης κλίμακας, συμπεριλαμβανομένου του τρόπου σύνδεσης των περιοχών του φλοιού, της εφαρμογής της ετερογένειας της διέγερσης και της κλίσης της ντοπαμίνης. Τέλος, περιγράφουμε πώς προσομοιώσαμε εργασίες μνήμης εργασίας, βλάβες και παροδική αναστολή σε αυτό το μοντέλο. Περιγραφή του τοπικού κυκλώματος του φλοιού Περιγράφουμε ένα τοπικό φλοιώδες κύκλωμα που περιέχει πληθυσμούς τεσσάρων διαφορετικών τύπων νευρώνων. Αυτό σχετίζεται εννοιολογικά με προηγούμενα υπολογιστικά μοντέλα μνήμης εργασίας που περιλαμβάνουν πολλαπλούς τύπους ενδονευρώνων (Tanaka, 1999, Wang et al., 2004a) και χρησιμοποιεί μια μείωση του μέσου πεδίου ενός μοντέλου spiking (Brunel and Wang, 2001, Wong and Wang , 2006). Τα κύτταρα PV, CB/SST και CR/VIP διέφεραν ως προς το όριο και την κλίση της συνάρτησης εισόδου-εξόδου (καμπύλη fI) (Bacci et al., 2003), τοπικά (Adesnik et al., 2012; Jiang et al., 2015; Mun˜ oz et al., 2017; Pfeffer et al., 2013; Tremblay et al., 2016) και συνδεσιμότητα μεγάλης εμβέλειας (Lee et al., 2013; Wall et al., 2016), ποσοστά προσαρμογής (Kawaguchi , 1993· Mendonc¸ an et al., 2016· Schuman et al., 2019) και αναλογία NMDA/AMPA (Lu et al., 2007). Η δομή και οι δυνάμεις συνδεσιμότητας του τοπικού κυκλώματος βασίζονται σε μια σύνθεση ανατομικών και φυσιολογικών μελετών και αποτυπώνονται στον πίνακα τοπικής συνδεσιμότητας G (Πίνακες S1–S3; Jiang et al., 2015; Kalisman et al., 2005; Lee et al., 2013· Ma et al., 2012· Markram et al., 1997· Pfeffer et al., 2013· Silberberg and Markram, 2007· Walker et al., 2016). Σημειώστε ότι η πιθανότητα σύνδεσης και η συναπτική ισχύς μεταξύ των νευρικών τύπων συσχετίζονται γενικά θετικά (Jiang et al., 2015). Αυτό απλοποιεί τη διαδικασία αναγνώρισης των σχετικών δυνάμεων των συνδέσεων μεταξύ νευρικών πληθυσμών στο κύκλωμα. Ομαδοποιήσαμε τους πυραμιδικούς νευρώνες σε δύο ξεχωριστούς πληθυσμούς. Καθένας από αυτούς τους πληθυσμούς είναι επιλεκτικός σε ένα συγκεκριμένο οπτικό χαρακτηριστικό (όπως μια περιοχή οπτικού χώρου). Τα πυραμιδικά κύτταρα διεγείρουν όλους τους τύπους κυττάρων στο κύκλωμα, με διαφορετικές δυνάμεις. Μοντελοποιούμε δύο διαμερίσματα στα πυραμιδοειδή κύτταρα. Το ένα διαμέρισμα αντιπροσωπεύει τους σωματικούς και εγγύς δενδρίτες και το άλλο τους άπω δενδρίτες. Ο δενδρίτης μοντελοποιείται ως απλοποιημένη μη γραμμική συνάρτηση, προσαρμοσμένη από τους Yang et al. (2016). Τα πυραμιδικά κύτταρα στοχεύουν το σώμα και τους εγγύς δενδρίτες άλλων πυραμιδικών κυττάρων στην ίδια περιοχή του φλοιού (Kalisman et al., 2005; Markram et al., 1997; Petreanu et al., 2009). Κάθε τύπος ανασταλτικού νευρώνα έχει ένα μοναδικό πρότυπο συνδεσιμότητας.

Ο πρώτος ανασταλτικός κυτταρικός τύπος στοχεύει την περισωματική περιοχή των πυραμιδικών κυττάρων. Αυτά τα κύτταρα εκφράζουν παρβαλβουμίνη (PV) και είναι ταχεία (Jiang et al., 2015; Kawaguchi, 1993, 1995). Είναι καλάθια κύτταρα με άξονες που διακλαδίζονται σε μεγάλες αποστάσεις, γεγονός που τους επιτρέπει να αναστέλλουν πυραμιδικά κύτταρα σε γειτονικούς πληθυσμούς (Helmstaedter et al., 2009; Kawaguchi, 1995). Αναστέλλουν επίσης άλλους Φ/Β νευρώνες (Jiang et al., 2015; Pfeffer et al., 2013). Σε σύγκριση με άλλους ανασταλτικούς νευρώνες, οι νευρώνες PV λαμβάνουν μικρότερο ποσοστό διεγερτικών εισροών μέσω υποδοχέων NMDA (Lu et al., 2007; Wang and Gao, 2009). Ο δεύτερος τύπος ανασταλτικού νευρώνα στοχεύει τους απομακρυσμένους δενδρίτες των διεγερτικών κυττάρων. Σε πρωτεύοντα πλην του ανθρώπου, τα κύτταρα που στοχεύουν δενδρίτες εκφράζουν καλβινδίνη (DeFelipe et al., 1989). Ο καλύτερα χαρακτηρισμένος τύπος κυττάρων που στοχεύουν δενδρίτες στα τρωκτικά είναι το κύτταρο Martinotti, το οποίο εκφράζει τη σωματοστατίνη (CB/SST) (Wang et al., 2004b). Αυτά τα κύτταρα στοχεύουν όλους τους άλλους τύπους κυττάρων ενώ αποφεύγουν άλλα κύτταρα Martinotti (Jiang et al., 2015). Λαμβάνουν επίσης μια ισχυρή πλευρική προβολή από πυραμιδικά κύτταρα σε γειτονικές στήλες (Adesnik et al., 2012) και λαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος της διέγερσής τους μέσω των υποδοχέων NMDA (Lu et al., 2007). Ο τρίτος τύπος ενδονευρώνων εκφράζει την καλρετινίνη και το αγγειοδραστικό εντερικό πεπτίδιο (CR/VIP) (Tremblay et al., 2016) και στοχεύει σε ανασταλτικούς νευρώνες CB/SST (Lee et al., 2013). Αν και η γονιδιακή έκφραση των PV, SST και VIP έχουν χρησιμοποιηθεί για να διακρίνουν με επιτυχία μη επικαλυπτόμενες κατηγορίες ενδονευρώνων σε πρωτεύοντα (Hodge et al., 2019; Krienen et al., 2020), στα πρωτεύοντα τα αντισώματα SST συχνά επισημαίνουν σχετικά λίγα κύτταρα ( Hendry et al., 1984· Mueller et al., 2018, 2020). Το SST συχνά, αλλά όχι πάντα συνεκφράζεται με το CB (Gonza´ lez-Albo et al., 2001; Lake et al., 2016). Τα κύτταρα που εκφράζουν CB και SST εμφανίζουν παρόμοιο μοτίβο έκφρασης σε φλοιώδεις στιβάδες και περιοχές στον μακάκο (Dienel et al., 2020). Το CR εκφράζεται στους περισσότερους νευρώνες VIP στον φλοιό των πρωτευόντων (Gabbott and Bacon, 1997; Lake et al., 2016) και τόσο το VIP όσο και το CR δείχνουν παρόμοια έκφραση σε στρώματα και φλοιώδεις περιοχές στον μακάκο (Dienel et al., 2020 ). Ωστόσο, η διερεύνηση των ομοιοτήτων και διαφορών μεταξύ των τύπων μεταξύ των νευρώνων μεταξύ των ειδών βρίσκεται σε εξέλιξη και δεν έχει επιλυθεί (Hodge et al., 2019; Kooijmans et al., 2020; Krienen et al., 2020). Στο μοντέλο μας, οι τρεις τύποι ενδονευρώνων θα πρέπει να ερμηνεύονται καταλληλότερα σύμφωνα με τους συναπτικούς στόχους τους, παρά με άλλους κυτταρικούς δείκτες. Δείτε τον Πίνακα S6 για όλες τις τιμές παραμέτρων. Διαμόρφωση ντοπαμίνης Η πυκνότητα των υποδοχέων ντοπαμίνης D1 ανά νευρώνα αναβαθμίστηκε, έτσι ώστε η περιοχή με την ελάχιστη πυκνότητα ακατέργαστο min ορίστηκε στο μηδέν, και η περιοχή με τη μέγιστη πυκνότητα ακατέργαστη max ορίστηκε σε ένα, με όλες τις άλλες περιοχές να βρίσκονται ενδιάμεσα.

Αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πληθυσμών Η πλειοψηφία των διαπεριφερειακών συνδέσεων περιέχει ένα μείγμα αξόνων που προεξέχουν από βαθιά και επιφανειακά στρώματα. Οι συνδέσεις μεγάλων αποστάσεων σε διεγερτικά κύτταρα στοχεύουν κυρίως τους απομακρυσμένους δενδρίτες (Petreanu et al., 2009; Πίνακας S4). Επομένως, στο μοντέλο, υποθέτουμε ότι οι συνδέσεις μεγάλων αποστάσεων στοχεύουν τους δενδρίτες των διεγερτικών κυττάρων. Τα κύτταρα CR/VIP λαμβάνουν τις ισχυρότερες εισόδους μεγάλων αποστάσεων από όλα τα ανασταλτικά κύτταρα, ενώ το CB/SST τις πιο αδύναμες (Lee et al., 2013; Wall et al., 2016; Πίνακες S5 και S6). Αυτό υποδηλώνει ότι οι συνδέσεις μεγάλης εμβέλειας αποτρέπουν αποτελεσματικά τον δενδρίτη στην περιοχή στόχο διεγείροντας τους ενδονευρώνες CR/VIP, ενώ ταυτόχρονα διεγείρουν τον δενδρίτη, για να μεγιστοποιήσουν την πιθανότητα διέλευσης πληροφοριών από την περιοχή πηγής στην περιοχή στόχο. Ακολουθώντας τους Mejias και Wang (2021) υποθέτουμε ότι οι συνδέσεις ανάδρασης στοχεύουν πιο έντονα τα ανασταλτικά κύτταρα από τις συνδέσεις τροφοδοσίας θαλάμου. Τα διεγερτικά κύτταρα σε διαφορετικές περιοχές του φλοιού με τα ίδια δεκτικά πεδία είναι πιο πιθανό να συνδέονται λειτουργικά (Zandvakili και Kohn 2015). Αυτό αντικατοπτρίζεται στο μοντέλο μας ως εξής. Στην περιοχή πηγής, υπάρχουν δύο διεγερτικοί πληθυσμοί, ο 1 και ο 2, ο καθένας ευαίσθητος σε ένα συγκεκριμένο χαρακτηριστικό ενός οπτικού ερεθίσματος (όπως μια θέση στο οπτικό πεδίο). Ομοίως στην περιοχή στόχο, υπάρχουν δύο πληθυσμοί 1 και 2, ευαίσθητοι στα ίδια οπτικά χαρακτηριστικά. Υποθέτουμε ότι το 90 τοις εκατό της παραγωγής του πληθυσμού 1 στην περιοχή προέλευσης πηγαίνει στον πληθυσμό 1 στην περιοχή στόχο, και το υπόλοιπο 10 τοις εκατό στον πληθυσμό 2. Το αντίστροφο ισχύει για τον πληθυσμό 2 στην περιοχή προέλευσης (στοχεύει το 10 τοις εκατό πληθυσμό 1, 90 τοις εκατό πληθυσμός 2, Πίνακες S4 και S6).

Το αντιανασταλτικό κύκλωμα στα μετωπιαία οφθαλμικά πεδία. Τα μετωπιαία οφθαλμικά πεδία (περιοχές 8m και 8l στο μοντέλο) έχουν πολύ υψηλό ποσοστό νευρώνων καλρετινίνης και σχετικά λιγότερους νευρώνες παρβαλβουμίνης και καλμπινδίνης (Pouget et al., 2009). Για να ληφθεί υπόψη αυτό στο μοντέλο, αυξήσαμε σχετικά τις εισόδους μεγάλης εμβέλειας σε κελιά CR/VIP σε περιοχές 8m και 8l, όπως περιγράφεται λεπτομερώς στον Πίνακα S6. Αυτές οι αλλαγές είναι κρίσιμες για την επίμονη δραστηριότητα σε περιοχές 8l και 8m, αλλά διαφορετικά δεν επηρεάζουν πολύ τη συμπεριφορά του μοντέλου. Χωρίς αυτήν την αλλαγή, η επικάλυψη μεταξύ του προσομοιωμένου μοτίβου δραστηριότητας καθυστέρησης και του πειραματικού μοτίβου δραστηριότητας καθυστέρησης (όπως στο σχήμα 3Α) εξακολουθεί να είναι εξαιρετικά υψηλή (17/19 περιοχές σωστά, χι-τετράγωνο=12.31 p {{15} }.0004), και το μοτίβο δραστηριότητας εξαρτάται τόσο από τη συνδεσιμότητα μεγάλης εμβέλειας (p=0.001) όσο και από την κατανομή του υποδοχέα D1 (p=0.008), αλλά όχι από τον αριθμό της σπονδυλικής στήλης (p=0.19), και οι βλάβες στις περιοχές 8l και 8m έχουν μικρότερη επίδραση στην κατανεμημένη επίμονη δραστηριότητα. Όλα τα άλλα αποτελέσματα παραμένουν αμετάβλητα. Αυξήσαμε επίσης τη σχετική ισχύ των τοπικών συνδέσεων CR/VIP και μειώσαμε τη σχετική ισχύ των τοπικών συνδέσεων ΦΒ στο FEF, αλλά διαπιστώσαμε ότι αυτό δεν είχε καμία επίδραση στη συμπεριφορά του μοντέλου, επομένως οι προσομοιώσεις στην εργασία παρουσιάζονται χωρίς τις τοπικές αλλαγές στο FEF.

ΠΟΣΟΤΙΚΗ ΚΑΙ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

Συσχέτιση μεταξύ της πυκνότητας του υποδοχέα D1 και άλλων ανατομικών χαρακτηριστικών Πολλές πτυχές της ανατομίας του εγκεφάλου συσχετίζονται χωρικά, με τις κοντινές περιοχές του εγκεφάλου να εμφανίζουν παρόμοια ανατομία. Αυτή η χωρική αυτοσυσχέτιση δεν λαμβάνεται υπόψη σε συμβατικές στατιστικές δοκιμές, οι οποίες συχνά υποθέτουν την ανεξαρτησία των σημείων δεδομένων. Η αποτυχία να ληφθεί υπόψη η χωρική αυτοσυσχέτιση μπορεί να οδηγήσει σε ψευδείς συσχετίσεις μεταξύ εγκεφαλικών χαρτών. Για να ξεπεράσουμε αυτό το πρόβλημα, δημιουργήσαμε τυχαίους υποκατάστατους εγκεφάλους χάρτες, με χωρική αυτοσυσχέτιση που ταίριαζε στενά με τον χάρτη ιεραρχίας (Burt et al., 2020). Αυτό γίνεται πρώτα με τυχαία μετάθεση των τιμών στον χάρτη ιεραρχίας και στη συνέχεια εξομάλυνση και αλλαγή κλίμακας του μετατεθέντος χάρτη για να ανακτηθεί η χαμένη χωρική αυτοσυσχέτιση. Η εξομάλυνση εκτελείται από ένα τοπικό άθροισμα τιμών των k πλησιέστερων γειτονικών περιοχών με σταθμισμένο πυρήνα, όπου το k επιλέγεται για να ταιριάζει καλύτερα με την αυτοσυσχέτιση του αρχικού χάρτη ιεραρχίας (Burt et al., 2020). Καθένας από τους τυχαία παραγόμενους χάρτες υποκατάστατου συσχετίζεται στη συνέχεια με τον χάρτη του υποδοχέα D1. Η χωρικά διορθωμένη τιμή p είναι τότε το κλάσμα των χαρτών surro gate που εμφανίζουν ισχυρότερη συσχέτιση Pearson (αρνητική ή θετική) με τον χάρτη του υποδοχέα D1 από τον χάρτη ιεραρχίας.

Για να συγκρίνουμε την πυκνότητα D1R μεταξύ κοκκωδών και κοκκωδών περιοχών του φλοιού, χρησιμοποιήσαμε μια μη παραμετρική δοκιμή αθροίσματος κατάταξης Wilcoxon. Για να συγκρίνουμε την πυκνότητα D1R μεταξύ περιοχών με ενδοπυραμιδοποίηση, εξωπυραμιδοποίηση και ίσα μεγέθη πυραμίδας στρώματος III και στρώματος V, χρησιμοποιήσαμε μια μη παραμετρική δοκιμή Kruskall-Wallis. Συγκρίνοντας τα προσομοιωμένα και πειραματικά μοτίβα δραστηριότητας καθυστέρησης Στα σχήματα 3Α και 3Β συγκρίνουμε το πρότυπο δραστηριότητας του μοντέλου με το πειραματικό πρότυπο και διερευνούμε την εξάρτησή του από τα ανατομικά χαρακτηριστικά. Τα πειραματικά δεδομένα ηλεκτροφυσιολογίας ελήφθησαν από μια μεγα-ανάλυση από τους Leavitt et al. (2017) από περισσότερες από 90 μελέτες ηλεκτροφυσιολογίας σχετικά με τη δραστηριότητα της περιόδου καθυστέρησης κατά τη διάρκεια εργασιών μνήμης εργασίας. Αρχικά χωρίσαμε τον φλοιό σε περιοχές επίμονης δραστηριότητας και μη επίμονης δραστηριότητας τόσο για τα πειραματικά δεδομένα όσο και για την προσομοίωση (Πίνακας S7). Οι περιοχές ταξινομήθηκαν στην ομάδα επίμονης δραστηριότητας εάν τουλάχιστον 3 περισσότερες μελέτες παρατήρησαν επίμονη δραστηριότητα της περιόδου καθυστέρησης από την έλλειψη τέτοιας δραστηριότητας. Αποκλείσαμε περιοχές που έχουν αξιολογηθεί σε λιγότερες από τρεις μελέτες. Από τις περιοχές που έχουν μελετηθεί σε τουλάχιστον τρεις μελέτες, ταξινομούμε μια περιοχή ως με επίμονη δραστηριότητα, εάν περισσότερο από το 50 τοις εκατό των μελετών έχουν βρει επίμονη δραστηριότητα. Ωστόσο, τα συμπεράσματα δεν εξαρτώνται από αυτό το όριο ή από τον ελάχιστο αριθμό μελετών (Πίνακας S8). Οι περιοχές στην προσομοίωση ταξινομήθηκαν ως με επίμονη δραστηριότητα εάν, για τα τελευταία 500 ms της δοκιμής, είχαν μέσους ρυθμούς πυροδότησης τουλάχιστον 5 Hz μεγαλύτερους από τους ρυθμούς έναρξης έναρξης πριν από το ερέθισμα. Για να ανακατέψουμε τις ανατομικές συνδέσεις, ανακατέψαμε τις συνδέσεις μέσα σε σειρές της μήτρας FLN, έτσι ώστε η κατανομή των συνδέσεων και των δυνάμεων σύνδεσης σε κάθε περιοχή να παραμείνει σταθερή, με την ταυτότητα των συνδέσεων να αλλάζει. Η ίδια αναδιάταξη εφαρμόστηκε στον πίνακα SLN. Οι πυκνότητες των υποδοχέων D1 και οι μετρήσεις της σπονδυλικής στήλης ανακατεύτηκαν ξεχωριστά. Τα αποτελέσματα οπτικοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας μια προσαρμοσμένη έκδοση ενός Raincloud Plot (Allen et al., 2019) για να καταστεί δυνατή η ταυτόχρονη οπτικοποίηση της διανομής και των μεμονωμένων αποτελεσμάτων προσομοίωσης. Η τιμή p υπολογίζεται ως το κλάσμα των προσομοιώσεων που βασίζονται σε ανακατεμένα ανατομικά δεδομένα που παράγει ένα μοτίβο δραστηριότητας καθυστέρησης που επικαλύπτεται με τα πειραματικά δεδομένα καθώς και (ή καλύτερα από) την αρχική προσομοίωση.

Βλάβες των περιοχών του φλοιού Στα σχήματα 3C–3H, προσομοιάζουμε τα αποτελέσματα μιας βλάβης σε μεμονωμένες περιοχές του φλοιού. Αυτό το κάνουμε αφαιρώντας όλες τις συνδέσεις εισόδου και εξόδου της τραυματισμένης περιοχής στους πίνακες συνδεσιμότητας WE; E και WI? Ε. Για τη στατιστική ανάλυση της σχέσης μεταξύ των ανατομικών χαρακτηριστικών και των επιπτώσεων της βλάβης, αφαιρέσαμε τις περιοχές V1 και V2 από την ανάλυση. Αυτό οφειλόταν στο γεγονός ότι αυτές οι περιοχές ήταν κρίσιμες για τη διάδοση του οπτικού ερεθίσματος, αλλά όχι η μνήμη εργασίας αυτή καθεαυτή (Εικόνα 3, Εικόνα S5). Πραγματοποιήσαμε μια προσέγγιση γραμμικής παλινδρόμησης βάσει βημάτων.