Data-driven mouse motor thalamus model reveals topography and spatial weight scaling govern spindle dynamics

Authors: Francesco Jamal Sheiban, Alberto Antonietti, Muhammed Furkan Beyazyüz, Robin De Schepper, Carmen Alonso-Martínez, Mario Rubio-Teves, Francisco Clascá, Egidio D’Angelo and Alessandra Pedrocchi

Keywords

Neuroengineering, Thalamus, Computational Neuroscience, Brain Simulation

Summary

Il talamo svolge un ruolo cruciale nel controllo motorio, ma i suoi complessi circuiti rimangono ancora poco chiari. I modelli computazionali esistenti spesso mancano di dettagli anatomici, ostacolando le indagini su come la struttura influenzi la funzione. Qui presentiamo un modello anatomico 3D basato sui dati (un circuito virtuale con vincoli geometrici) dei nuclei talamici motori del topo, costruito integrando dataset pubblici, descrizioni anatomiche, vincoli geometrici e risultati a livello di circuito per riprodurre l’organizzazione topografica e i confini strutturali osservati sperimentalmente. Le simulazioni di rete mostrano spindle oscillations a frequenze fisiologicamente realistiche, con velocità di propagazione che corrispondono alle osservazioni effettuate su sezioni talamiche. L’ablazione sistematica rivela che sia la topografia che i pesi sinaptici dipendenti dalla distanza sono necessari per le dinamiche fisiologiche, stabilendo principi di progettazione architettonica per circuiti organizzati spazialmente. Questi risultati si generalizzano oltre il talamo motorio: la pipeline open-source fornisce un framework riutilizzabile per la ricostruzione di circuiti basata sui dati, collegando l’organizzazione anatomica alle dinamiche di rete emergenti tra le regioni cerebrali.

Per maggiori dettagli ecco il link alla pubblicazione open access.