武汉光电国家研究中心、成像设施李鹏程教授负责的活体多模态光学成像设备成果“Global spatiotemporal synchronizing structures of spontaneous neural activities in different cell types”在期刊《Nature Communications》上在线发表。
自发神经活动中存在大规模非稳态同步现象，不同细胞类型在调整这些时空模式中的相互作用还不够清晰。为此，该团队对雄性小鼠在不同细胞类型、状态（清醒、麻醉、运动）以及发展阶段的时空同步结构进行了全面探索。
为了理解大尺度神经活动结构背后的分子机制，该团队将行波的空间模式与215个特定基因的表达模式进行了比较。结果表明，这些基因大致可以分为两类。第一类基因与细胞分化、细胞组分的组织和定位的建立相关，这些基因可能参与大脑结构的发展，而大脑结构的发展可能与功能连接和行波的结构基础相关；第二类基因与刺激反应、蛋白质代谢过程和信号传导相关，这类基因可能与神经网络中信息的互动有关，对功能连接和行波能正常发挥功能至关重要。
a.在皮层中基因表达的空间分布显示出与波浪相似的模式，颜色表示皮层表面基因表达的强度；b. 利用相关系数分析法，基因共表达树描绘的基因表达的空间分布与波浪的空间分布之间的相似性，热图中的颜色显示了相关系数；c. 行波相关的基因生物学过程
该研究从细胞类型特异性和发展过程的角度，提供了对行波的神经基础、功能连接和静息态网络的深化理解，深入解释了小鼠神经同步结构的变化，对理解大脑功能的发展和运行机制有重要意义，同时也解决了fMRI研究中限制静息态功能连接数据解释的障碍。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-46975-5
