Metaplasticity: Dark exposure boosts local excitability and visual plasticity in adult human cortex
Notice bibliographique
Résumé
An interlude of dark exposure for about 1 week is known to shift excitatory/inhibitory (E/I) balance of the mammalian visual cortex, promoting plasticity and accelerating visual recovery in animals that have experienced cortical lesions during development. However, the translational impact of our understanding of dark exposure from animal studies to humans remains elusive. Here, we used magnetic resonance spectroscopy as a probe for E/I balance in the primary visual cortex (V1) to determine the effect of 60 min of dark exposure, and measured binocular combination as a behavioural assay to assess visual plasticity in 14 normally sighted human adults. To induce neuroplastic changes in the observers, we introduced 60 min of monocular deprivation, which is known to temporarily shift sensory eye balance in favour of the previously deprived eye. We report that prior dark exposure for 60 min strengthens local excitability in V1 and boosts visual plasticity in normal adults. However, we show that it does not promote plasticity in amblyopic adults. Nevertheless, our findings are surprising, given the fact that the interlude is very brief. Interestingly, we find that the increased concentration of the excitatory neurotransmitter is not strongly correlated with the enhanced functional plasticity. Instead, the absolute degree of change in its concentration is related to the boost, suggesting that the dichotomy of cortical excitation and inhibition might not explain the physiological basis of plasticity in humans. We present the first evidence that an environmental manipulation that shifts cortical E/I balance can also act as a metaplastic facilitator for visual plasticity in humans. KEY POINTS: A brief interlude (60 min) of dark exposure increased the local concentration of glutamine/glutamate but not that of GABA in the visual cortex of adult humans. After dark exposure, the degree of the shift in sensory eye dominance in favour of the previously deprived eye from short-term monocular deprivation was larger than that from only monocular deprivation. The neurochemical and behavioural measures were associated: the magnitude of the shift in the concentration of glutamine/glutamate was correlated with the boost in perceptual plasticity after dark exposure. Surprisingly, the increase in the concentration of glutamine/glutamate was not correlated with the perceptual boost after dark exposure, suggesting that the physiological mechanism of how E/I balance regulates plasticity is not deterministic. In other words, an increased excitation did not unilaterally promote plasticity.
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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 | 0,000 |
| 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) | 0,002 | 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 ».