9、视觉系统前馈连接的多电极分析：从发散到再汇聚

视觉系统前馈连接的多电极分析：从发散到再汇聚

在神经科学领域，多电极记录正迅速成为系统神经生理学的标准工具。它相较于单电极记录的主要优势在于，能够研究两个或更多神经元放电模式之间的时间关系。不过，解读这些时间关系颇具挑战。研究神经元间的时间关系主要有两个目的：一是探索神经元回路中的连接性和突触生理特性；二是阐明神经元群体的处理或编码策略。

研究聚焦与策略

我们主要关注视网膜 - 丘脑（外侧膝状体核，LGN） - 视觉皮层这一通路的研究。对于神经元间的时间关系，可以通过简单的方法进行表征，比如对一对神经元进行互相关分析，或者分析多个神经元对感觉输入的相关响应方式；也可以采用更复杂的方法，如将神经元群体聚类成共同活动的组。这里，我们主要利用细胞对之间的一阶互相关来探讨一个简单问题：两个神经元是否存在单突触连接？而三个或更多神经元之间的高阶相关性则可用于分析更复杂的问题。

在记录策略上，我们同时从视觉系统的两个层面进行记录，以评估前馈连接。在视网膜和LGN的同步记录中，我们借鉴了前人的工作；在LGN和视觉皮层的同步记录中，我们参考了Tanaka的研究。这些前馈连接特别适合使用互相关分析。我们实验的创新之处在于，记录了该通路中间层的多个神经元，不仅分析前馈连接，还研究发散和汇聚的功能后果。

前馈系统中互相关的解读

在严格的前馈回路中，神经元之间的互相关在很多情况下相对容易解读。为了清晰讨论，我们定义了几个术语。如果突触前神经元池（A）和突触后神经元池（B）之间存在直接的兴奋性连接，而B和A之间没有直接连接，那么这种连接被称为严格前馈连接。突触前池和突触后池神经元之间的所有相关性都称为前馈相关性，这个术语不涉及机制。而单突触相关性则明确表示一种机制，需要大量