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Spatial connectivity matches direction selectivity in visual cortex

机译：空间连接在Visual Cortex中匹配方向选择性

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摘要

The selectivity of neuronal responses arises from the architecture of excitatory and inhibitory connections. In the primary visual cortex, the selectivity of a neuron in layer 2/3 for stimulus orientation and direction is thought to arise from intracortical inputs that are similarly selective~(1-8). However, the excitatory inputs of a neuron can have diverse stimulus preferences~(1-4,6,7,9), and inhibitory inputs can be promiscuous~(10)and unselective~(11). Here we show that the excitatory and inhibitory intracortical connections to a layer 2/3 neuron accord with its selectivity by obeying precise spatial patterns. We used rabies tracing~(1,12)to label and functionally image the excitatory and inhibitory inputs to individual pyramidal neurons of layer 2/3 of the mouse visual cortex. Presynaptic excitatory neurons spanned layers 2/3 and 4 and were distributed coaxial to the preferred orientation of the postsynaptic neuron, favouring the region opposite to its preferred direction. By contrast, presynaptic inhibitory neurons resided within layer 2/3 and favoured locations near the postsynaptic neuron and ahead of its preferred direction. The direction selectivity of a postsynaptic neuron was unrelated to the selectivity of presynaptic neurons, but correlated with the spatial displacement between excitatory and inhibitory presynaptic ensembles. Similar asymmetric connectivity establishes direction selectivity in the retina~(13-17). This suggests that this circuit motif might be canonical in sensory processing.
机译：神经元响应的选择性来自兴奋性和抑制连接的结构。在初级视觉皮层中，认为刺激取向和方向的层2/3中的神经元的选择性被认为是从类似于选择性〜（1-8）的内耳主输入。然而，神经元的兴奋性输入可以具有多样化的刺激偏好〜（1-4,6,7,9），并且抑制输入可以混杂〜（10）和未选择性〜（11）。在这里，我们表明，通过服从精确的空间模式，兴奋性和抑制到第2/3层神经元的易于选择性。我们使用狂犬病追踪〜（1,12）标记，并在功能上将兴奋性和抑制性的输入图像与小鼠视觉皮层的层2/3层的单个金字塔内部。突触前兴奋性神经元截止层2/3和4，并与突触后神经元的优选取向分布同轴，优选与其优选方向相反的区域。相比之下，突触前抑制神经元在突触后神经元附近的第2/3层和有利位置居中，并且在其优选方向之外。后腹膜神经元的方向选择性与突触前神经元的选择性无关，但与兴奋性和抑制突触前系列之间的空间位移相关。类似的不对称连接在视网膜〜（13-17）中建立方向选择性。这表明该电路图案可能在感觉处理中是规范的。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2020年第7839期|648-652|共5页
  • 作者

    L Federico Rossi; Kenneth D Harris; Matteo Carandini;

  • 作者单位

    UCL Institute of Ophthalmology University College London;

    UCL Queen Square Institute of Neurology University College London;

    UCL Institute of Ophthalmology University College London;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
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  • 正文语种 eng
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