Inhibitory Network Bistability Explains Increased Interneuronal Activity Prior to Seizure Onset
Notice bibliographique
Résumé
Recent experimental literature has revealed that GABAergic interneurons exhibit increased activity prior to seizure onset, alongside additional evidence that such activity is synchronous and may arise abruptly. These findings have led some to hypothesize that this interneuronal activity may serve a causal role in driving the sudden change in brain activity that heralds seizure onset. However, the mechanisms predisposing an inhibitory network toward increased activity, specifically prior to ictogenesis, without a permanent change to inputs to the system remain unknown. We address this question by comparing simulated inhibitory networks containing control interneurons and networks containing hyperexcitable interneurons modeled to mimic treatment with 4-Aminopyridine (4-AP), an agent commonly used to model seizures in vivo and in vitro . Our in silico study demonstrates that model inhibitory networks with 4-AP interneurons are more prone than their control counterparts to exist in a bistable state in which asynchronously firing networks can abruptly transition into synchrony driven by a brief perturbation. This transition into synchrony brings about a corresponding increase in overall firing rate. We further show that perturbations driving this transition could arise in vivo from background excitatory synaptic activity in the cortex. Thus, we propose that bistability explains the increase in interneuron activity observed experimentally prior to seizure via a transition from incoherent to coherent dynamics. Moreover, bistability explains why inhibitory networks containing hyperexcitable interneurons are more vulnerable to this change in dynamics, and how such networks can undergo a transition without a permanent change in the drive. We note that while our comparisons are between networks of control and ictogenic neurons, the conclusions drawn specifically relate to the unusual dynamics that arise prior to seizure, and not seizure onset itself. However, providing a mechanistic explanation for this phenomenon specifically in a pro-ictogenic setting generates experimentally testable hypotheses regarding the role of inhibitory neurons in pre-ictal neural dynamics, and motivates further computational research into mechanisms underlying a newly hypothesized multi-step pathway to seizure initiated by inhibition.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».