Multiplexing of functionally distinct inputs by intrinsic modulation of spike timing in a monoaminergic nucleus
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Monoaminergic nuclei such as the serotonergic dorsal raphe nucleus (DRN) receive synaptic inputs containing functionally distinct streams of information, yet the dimensionality of the resulting output population code and its cellular underpinning are currently unknown. By combining electrophysiological and computational approaches, here we uncover separable neural encoding of two excitatory inputs conveying disjunct information to DRN 5-HT neurons - the lateral habenula (LHb) and medial prefrontal cortex (mPFC). Dual-color opsin strategies revealed that a population of 5-HT neurons receive inputs from both mPFC and LHb. Subthreshold excitatory postsynaptic potentials triggered by both inputs were largely indistinguishable, yet suprathreshold spiking behavior exhibited input-specific latencies and dispersion statistics. A support vector machine classifier demonstrated that input identity can be accurately decoded from spike timing, but not subthreshold events, of under ten 5-HT neurons. Upon examining the intrinsic cellular mechanisms in 5-HT neurons that couple EPSPs to spiking dynamics, we uncovered two likely candidate mechanisms: a low-threshold calcium conductance that selectively boosts slow excitatory inputs, and a subthreshold, voltage-dependent membrane noise that generates variation of spike latency and jitter. Stochastic simulations suggest that these two intrinsic properties of 5-HT neurons are sufficient to transform LHb and mPFC inputs into distinct output spiking patterns. These results reveal that hub-like networks like the DRN can segregate distinct informational streams by a cell-intrinsic mechanism. The resulting emergent population spike synchrony code provides a means for the DRN to widely broadcast these streams as a multiplexed signal. Significance statement Phylogenetically old neuromodulatory systems in the brain, such as the serotonergic dorsal raphe nucleus, are compact yet richly innervated structures. Here, we use the raphe as a testbed to ask how distinct informational sources to hub-like networks are processed or integrated into a coherent neural code. Using electrophysiological and computational methods, including biophysically grounded stochastic simulations, we find that intrinsic noise mechanisms in serotonergic neurons are critical to transform approximately matched subthreshold excitation into distinct spike timing profiles. Thus, cell-intrinsic noise mechanisms can effectively synthesize a spike synchrony code that, we hypothesize, multiplexes input information to hub-like networks at the population level even in the absence of strong local circuit interactions.
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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) | 0,000 | 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 ».