Combining theory, model and experiment to understand how theta rhythms are generated in the hippocampus
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Scientists have observed theta rhythms (3–12 Hz) in the hippocampus for decades, but we do not have a clear understanding of how they are generated. This is largely due to the complex, multi-scale and nonlinear nature of the brain. To obtain insight into mechanisms underlying the generation of theta rhythms, we develop cellular-based network models of the hippocampus based on a whole hippocampus in vitro preparation that spontaneously generates theta rhythms. Building on theoretical and computational analyses, we find that spike frequency adaptation and post-inhibitory rebound constitute a basis for theta generation in large, minimally connected CA1 pyramidal (PYR) cell network models with fast-firing parvalbumin-positive (PV+) inhibitory cells. The particular theta frequency is more controlled by PYR to PV+ cell interactions rather than PV+ to PYR cell ones. We identify two scenarios by which theta rhythms can emerge and they can be differentiated by the ratio of excitatory to inhibitory currents to PV+ cells, but not to PYR cells. Only one of the scenarios is consistent with data from the whole hippocampus preparation, which leads to the prediction that the connection probability from PV+ to PYR cells needs to be larger than from PYR to PV+ cells. Our models can serve as a platform on which to build and develop an understanding of in vivo theta generation, and of microcircuit dynamics in the hippocampus. Significance Brain rhythms have been linked to cognition and are disrupted in disease. This makes it essential to understand mechanisms underlying their generation. Theory and mathematical models help provide an understanding and generate hypotheses. Together with experiment they contribute a framework to dissect the cellular contributions to network activity. However, models are inherently biological approximations, and thus the specific experimental and theoretical context upon which they are built will shape their output. If the approximations and contexts are not taken into account, particularly when using previously constructed models, misinterpretations can arise. Here, we use both theory and microcircuit models derived from a specific experimental context to provide insight into cellular-based mechanisms involved in theta rhythm generation in the hippocampus.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».