Morphological variability may limit single-cell specificity to electric field stimulation
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Non-invasive brain stimulation techniques are widely used for manipulating the behaviour of neuronal circuits and the excitability of the neurons therein. While the usage of these techniques is widely studied at the meso- and macroscopic scales, less is known about the specificity of such approaches at the level of individual cells. Here we use models based on the morphologies of real pyramidal and parvalbumin neurons from mouse primary visual cortex created by the Allen Institute for Brain Science to explore the variability and evoked response susceptibility of different morphologies to uniform electric fields. We devised a range of metrics quantifying various aspects of cellular morphology, ranging from whole cell attributes to net compartment length, branching, diameter to orientation. In supporting layer- and cell-type specific responses, none of these physical traits passed statistical significance tests. While electric fields can modulate somatic, dendritic and axonal compartments reliably and subtype-specific responses could be observed, the specificity of such stimuli was blurred by the variability in cellular morphology. These null results suggest that morphology alone may not account for the reported subtype specificity of brain stimulation paradigms, and question the extent to which such techniques may be used to probe and control neural circuitry. Author summary Over the last several decades there has been increased interest in the efficacy of non-invasive brain stimulation, particularly in determining the limits of specificity of such techniques. Despite this growing area of research, much remains unknown about the interactions of non-invasive techniques with neurons at the single-cell level, notably the importance of morphology to these interactions. We make use of detailed single-neuron models and simulate them in a uniform electric field and demonstrate that the high variability in neuron morphologies may limit how specifically single neurons can be targeted non-invasively. We confirmed this for neuron morphology characteristics at macro- and meso- scales and at varied orientations. Our work suggests that previously reported subtype specificities in non-invasive frameworks are not accounted for by considering only morphological factors.
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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 | 0,002 |
| 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 | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».