Nested oscillatory dynamics in cortical organoids model early human brain network development
Notice bibliographique
Résumé
SUMMARY Structural and transcriptional changes during early brain maturation follow fixed developmental programs defined by genetics. However, whether this is true for functional network activity remains unknown, primarily due to experimental inaccessibility of the initial stages of the living human brain. Here, we developed cortical organoids that spontaneously display periodic and regular oscillatory network events that are dependent on glutamatergic and GABAergic signaling. These nested oscillations exhibit cross-frequency coupling, proposed to coordinate neuronal computation and communication. As evidence of potential network maturation, oscillatory activity subsequently transitioned to more spatiotemporally irregular patterns, capturing features observed in preterm human electroencephalography (EEG). These results show that the development of structured network activity in the human neocortex may follow stable genetic programming, even in the absence of external or subcortical inputs. Our approach provides novel opportunities for investigating and manipulating the role of network activity in the developing human cortex. HIGHLIGHTS Early development of human functional neural networks and oscillatory activity can be modeled in vitro . Cortical organoids exhibit phase-amplitude coupling between delta oscillation (2 Hz) and high-frequency activity (100-400 Hz) during network-synchronous events. Differential role of glutamate and GABA in initiating and maintaining oscillatory network activity. Developmental impairment of MECP2-KO cortical organoids impacts the emergence of oscillatory activity. Cortical organoid network electrophysiological signatures correlate with human preterm neonatal EEG features. eTOC Brain oscillations are a candidate mechanism for how neural populations are temporally organized to instantiate cognition and behavior. Cortical organoids initially exhibit periodic and highly regular nested oscillatory network events that eventually transition to more spatiotemporally complex activity, capturing features of late-stage preterm infant electroencephalography. Functional neural circuitry in cortical organoids exhibits emergence and development of oscillatory network dynamics similar to those found in the developing human brain.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».