Tauopathy severely disrupts homeostatic set-points in emergent neural dynamics but not in the activity of individual neurons
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT The homeostatic regulation of neuronal activity is essential for robust computation; key set-points, such as firing rate, are actively stabilized to compensate for perturbations. From this perspective, the disruption of brain function central to neurodegenerative disease should reflect impairments of computationally essential set-points. Despite connecting neurodegeneration to functional outcomes, the impact of disease on set-points in neuronal activity is unknown. Here we present a comprehensive, theory-driven investigation of the effects of tau-mediated neurodegeneration on homeostatic set-points in neuronal activity. In a mouse model of tauopathy, we examine 27,000 hours of hippocampal recordings during free behavior throughout disease progression. Contrary to our initial hypothesis that tauopathy would impact set-points in spike rate and variance, we found that cell-level set-points are resilient to even the latest stages of disease. Instead, we find that tauopathy disrupts neuronal activity at the network-level, which we quantify using both pairwise measures of neuron interactions as well as measurement of the network’s nearness to criticality , an ideal computational regime that is known to be a homeostatic set-point. We find that shifts in network criticality 1) track with symptoms, 2) predict underlying anatomical and molecular pathology, 3) occur in a sleep/wake dependent manner, and 4) can be used to reliably classify an animal’s genotype. Our data suggest that the critical set-point is intact, but that homeostatic machinery is progressively incapable of stabilizing hippocampal networks, particularly during waking. This work illustrates how neurodegenerative processes can impact the computational capacity of neurobiological systems, and suggest an important connection between molecular pathology, circuit function, and animal behavior.
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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 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».