MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W3015385604 · doi:10.1101/2020.04.09.030239

Single-neuron models linking electrophysiology, morphology and transcriptomics across cortical cell types

2020· preprint· en· W3015385604 sur OpenAlexaff
Anirban Nandi, Thomas Chartrand, Werner Van Geit, Anatoly Buchin, Zizhen Yao, Soo Yeun Lee, Yina Wei, Brian Kalmbach, Brian Lee, Ed S. Lein, Jim Berg, Uygar Sümbül, Christof Koch, Bosiljka Tasic, Costas A. Anastassiou

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2020
Typepreprint
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueNeural dynamics and brain function
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesNational Supercomputing Center, Korea Institute of Science and Technology InformationOffice of ScienceBoard of the Swiss Federal Institutes of TechnologyNational Energy Research Scientific Computing CenterU.S. Department of Energy
Mots-clésNeuroscienceElectrophysiologyComputational modelCell typeComputer scienceVisual cortexRobustness (evolution)NeuronBiologyArtificial intelligenceBiological systemCellGene

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Identifying the cell types constituting brain circuits is a fundamental question in neuroscience and motivates the generation of taxonomies based on electrophysiological, morphological and molecular single cell properties. Establishing the correspondence across data modalities and understanding the underlying principles has proven challenging. Bio-realistic computational models offer the ability to probe cause-and-effect and have historically been used to explore phenomena at the single-neuron level. Here we introduce a computational optimization workflow used for the generation and evaluation of more than 130 million single neuron models with active conductances. These models were based on 230 in vitro electrophysiological experiments followed by morphological reconstruction from the mouse visual cortex. We show that distinct ion channel conductance vectors exist that distinguish between major cortical classes with passive and h-channel conductances emerging as particularly important for classification. Next, using models of genetically defined classes, we show that differences in specific conductances predicted from the models reflect differences in gene expression in excitatory and inhibitory cell types as experimentally validated by single-cell RNA-sequencing. The differences in these conductances, in turn, explain many of the electrophysiological differences observed between cell types. Finally, we show the robustness of the herein generated single-cell models as representations and realizations of specific cell types in face of biological variability and optimization complexity. Our computational effort generated models that reconcile major single-cell data modalities that define cell types allowing for causal relationships to be examined. Highlights Generation and evaluation of more than 130 million single-cell models with active conductances along the reconstructed morphology faithfully recapitulate the electrophysiology of 230 in vitro experiments. Optimized ion channel conductances along the cellular morphology (‘all-active’) are characteristic of model complexity and offer enhanced biophysical realism. Ion channel conductance vectors of all-active models classify transcriptomically defined cell-types. Cell type differences in ion channel conductances predicted by the models correlate with experimentally measured single-cell gene expression differences in inhibitory (Pvalb, Sst, Htr3a) and excitatory (Nr5a1, Rbp4) classes. A set of ion channel conductances identified by comparing between cell type model populations explain electrophysiology differences between these types in simulations and brain slice experiments. All-active models recapitulate multimodal properties of excitatory and inhibitory cell types offering a systematic and causal way of linking differences between them.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,056
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,032
Tête enseignante GPT0,230
Écart entre enseignants0,198 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations18
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory)Même sujetNeural dynamics and brain functionTravaux en français237 207