f**d
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Functional specificity of local synaptic connections in neocortical
networks
Ho Ko,
Sonja B. Hofer,
Bruno Pichler,
Katherine A. Buchanan,
P. Jesper Sj?str?m
& Thomas D. Mrsic-Flogel
Affiliations
Contributions
Corresponding author
Nature 473,87–91(05 May 2011)doi:10.1038/nature09880Received08
September 2010Accepted01 February 2011Published online10 April 2011
Neuronal connectivity is fundamental to information processing in the
brain. Therefore, understanding the mechanisms of sensory processing
requires uncovering how connection patterns between neurons relate to
their function. On a coarse scale, long-range projections can
preferentially link cortical regions with similar responses to sensory
stimuli1, 2, 3, 4. But on the local scale, where dendrites and axons
overlap substantially, the functional specificity of connections remains
unknown. Here we determine synaptic connectivity between nearby layer
2/3 pyramidal neurons in vitro, the response properties of which were
first characterized in mouse visual cortex in vivo. We found that
connection probability was related to the similarity of visually
driven neuronal activity. Neurons with the same preference for
oriented stimuli connected at twice the rate of neurons with
orthogonal orientation preferences. Neurons responding similarly to
naturalistic stimuli formed connections at much higher rates than
those with uncorrelated responses. Bidirectional synaptic connections
were found more frequently between neuronal pairs with strongly
correlated visual responses. Our results reveal the degree of functional
specificity of local synaptic connections in the visual cortex, and
point to the existence of fine-scale subnetworks dedicated to processing
related sensory information.
来自伦敦大学威康信托基金会神经科学学院的研究人员研发了一种新型技术，首次
可以同时定位大脑中神经元之间的连接，以及功能，这对于未来研发计算机模拟大
脑具有重要意义。这一研究成果公布在Nature杂志上。
领导这一研究的是伦敦大学神经科学学院Thomas D. Mrsic-Flogel博士，其研究组
主要兴趣在于大脑是如何编码信息，如何从一个或多个神经元上获得的信息传递到
神经网络中。
神经元以及神经元之间的突触连接是大脑执行功能的结构基础，位于大脑不同部位
的神经元往往执行不同的功能。通过绘制这些突触连接，我们可以明白大脑里的信
息传递，认知、感觉、和思想产生的原理，以及老年痴呆、精神分裂症、脑血栓等
疾病下一些大脑功能失效的原因。但是目前绘制突触连接是一项非常复杂的任务，
而且学术界对于神经突触与神经元功能的行使之间是相互独立还是相互依赖的关系
还一直存在争论。
在这篇文章中，研究人员将体内双光子钙成像方法，与全细胞记录方法结合，通过
计算机系统模拟大脑，了解神经元之间的连接。他们将焦点聚集在视觉方法，研究
人员分析了大鼠的视皮质，这个区域的不同神经元负责接受来自图像中的不同细节
，不同的细胞负责不同的细节加工。像人脸这样复杂的图像，则需要更高级的视神
经元进行识别整理，如果这些高级神经元损坏，人们还能识别个别特征（例如：眼
睛、鼻子），但对于复杂图像（例如：人脸）将不能识别。
之后研究人员利用高分辨率的示踪成像系统，发现突触连接更倾向于在行使同一类
功能的神经元之间形成，具有相似刺激偏好的神经元比那些具有不同偏好的神经元
能以更高速度连接。这说明两者的关系是相互依赖的，存在专门处理相关感觉信息
的精细的子网络。
利用这一方面，研究人员希望能了解分别于脑部不同皮层的神经元功能及其连接性
，这样就能研发出大脑连接电脑模型，揭示出支持不同感觉或运动功能的神经回路
在大脑中是怎样构建的。当然由于人脑中存在上千亿个神经元，每个神经元又与成
千上万的神经元形成连接，因此要用计算机模拟出大脑是如何工作的并不容易，不
是一两年就能完成的，而且不仅需要不同领域的研究人员协同努力，还需要一台超
级计算机。（来源：生物通 万纹） | n****r
发帖数: 246 | 2 其实就是把function和connection联系起来了
【在 f**d 的大作中提到】
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