A thalamocortical substrate for integrated information via critical synchronous bursting

爆裂 神经科学 丘脑 意识 联轴节(管道) 机制(生物学) 信息处理 计算机科学 生物 生物系统 物理 材料科学 量子力学 冶金
作者
Brandon Munn,Eli J. Müller,Jaan Aru,Christopher Whyte,Albert Gidon,Matthew E. Larkum,James M. Shine
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:120 (46) 被引量:2
标识
DOI:10.1073/pnas.2308670120
摘要

Understanding the neurobiological mechanisms underlying consciousness remains a significant challenge. Recent evidence suggests that the coupling between distal-apical and basal-somatic dendrites in thick-tufted layer 5 pyramidal neurons (L5PN), regulated by the nonspecific-projecting thalamus, is crucial for consciousness. Yet, it is uncertain whether this thalamocortical mechanism can support emergent signatures of consciousness, such as integrated information. To address this question, we constructed a biophysical network of dual-compartment thick-tufted L5PN, with dendrosomatic coupling controlled by thalamic inputs. Our findings demonstrate that integrated information is maximized when nonspecific thalamic inputs drive the system into a regime of time-varying synchronous bursting. Here, the system exhibits variable spiking dynamics with broad pairwise correlations, supporting the enhanced integrated information. Further, the observed peak in integrated information aligns with criticality signatures and empirically observed layer 5 pyramidal bursting rates. These results suggest that the thalamocortical core of the mammalian brain may be evolutionarily configured to optimize effective information processing, providing a potential neuronal mechanism that integrates microscale theories with macroscale signatures of consciousness.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
一一发布了新的文献求助30
刚刚
NN应助负责的方盒采纳,获得10
刚刚
3秒前
Erica发布了新的文献求助10
3秒前
华仔应助苹果绝山采纳,获得10
3秒前
白金之星完成签到 ,获得积分10
4秒前
clt发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
ZZ发布了新的文献求助10
5秒前
笑点低的云朵应助zsq采纳,获得30
5秒前
5秒前
22完成签到,获得积分10
6秒前
科研通AI6应助薄荷加冰采纳,获得10
7秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
科研通AI2S应助hsa_ID采纳,获得10
8秒前
无月即明发布了新的文献求助10
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
包容的玉米完成签到,获得积分10
10秒前
FashionBoy应助lawang采纳,获得10
11秒前
英俊的铭应助lawang采纳,获得10
11秒前
李爱国应助lawang采纳,获得10
11秒前
李健应助lawang采纳,获得30
11秒前
完美世界应助lawang采纳,获得10
11秒前
11秒前
我是老大应助lawang采纳,获得10
11秒前
领导范儿应助lawang采纳,获得10
11秒前
JamesPei应助lawang采纳,获得10
11秒前
深情安青应助lawang采纳,获得10
11秒前
汉堡包应助lawang采纳,获得10
11秒前
11秒前
123完成签到,获得积分10
12秒前
爆米花应助芝麻小粉采纳,获得10
12秒前
13秒前
13秒前
苹果绝山发布了新的文献求助10
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 6000
Real World Research, 5th Edition 680
Superabsorbent Polymers 600
Handbook of Migration, International Relations and Security in Asia 555
Between high and low : a chronology of the early Hellenistic period 500
Advanced Memory Technology: Functional Materials and Devices 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5675058
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4942863
关于积分的说明 15151208
捐赠科研通 4834311
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2589377
邀请新用户注册赠送积分活动 1542953
关于科研通互助平台的介绍 1500969