ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la...
TRANSCRIPT
![Page 1: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/1.jpg)
HAL Id: hal-01925829https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01925829
Submitted on 17 Nov 2018
HAL is a multi-disciplinary open accessarchive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come fromteaching and research institutions in France orabroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, estdestinée au dépôt et à la diffusion de documentsscientifiques de niveau recherche, publiés ou non,émanant des établissements d’enseignement et derecherche français ou étrangers, des laboratoirespublics ou privés.
Ion channels and properties of large neuronal networks:a computational study of re.nal waves during
developmentBruno Cessac, D Karvouniari, Lionel Gil, Olivier Marre, Serge Picaud
To cite this version:Bruno Cessac, D Karvouniari, Lionel Gil, Olivier Marre, Serge Picaud. Ion channels and propertiesof large neuronal networks: a computational study of re.nal waves during development. Symposiumon Ion channels and Channelopathies - IPMC, Nov 2018, Sophia Antipolis, France. �hal-01925829�
![Page 2: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/2.jpg)
Ionchannelsandproper.esoflargeneuronalnetworks:acomputa.onalstudy
ofre.nalwavesduringdevelopment.
D.Karvouniari,Biovisionteam,INRIAandLJAD,UCAL.Gil,INLN,SophiaAntipolis
O.Marre,InstitutdelaVision,ParisS.Picaud,InstitutdelaVision,Paris
B.Cessac,Biovisionteam,INRIA,SophiaAntipolis
![Page 3: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/3.jpg)
Ionchannelsandproper.esoflargeneuronalnetworks:acomputa.onalstudy
ofre.nalwavesduringdevelopment.
D.Karvouniari,Biovisionteam,INRIAandLJAD,UCAL.Gil,INLN,SophiaAntipolis
O.Marre,InstitutdelaVision,ParisS.Picaud,InstitutdelaVision,Paris
B.Cessac,Biovisionteam,INRIA,SophiaAntipolis
![Page 4: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/4.jpg)
3
The structure of the adult retina
Light
photoreceptorsganglion cells bipolar cells
amacrine cells horizontal cells
Retina’s layered structure
![Page 5: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/5.jpg)
4
The structure of the retina during development
Light XRetina’s layered structure is shaped during development
But How? Retinal waves!
![Page 6: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/6.jpg)
5
Retinal waves
Recordings from the retina
Multi-electrode array(MEA)
(Maccione et al. 2014)
ΜΕΑ recording of the voltage from a P11 mouse retina in the presence of 10 μM bicuculline.
Spontaneous spatio-temporal waves during development Disappear short after birth
when vision is functional
![Page 7: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/7.jpg)
6
StagesofRetinalWavesDuringDevelopment
StageI
StageII
StageIII
• Formationof
retinacircuitry• Chemical
synapsesnotformedyet
• Gapjuction-mediated
• Retinotopicmapping• NicotinicAcetylcholineReceptors
(nAChR)• Disappearwhen
visionisfunctional• Glutamate–
AMPAreceptors
![Page 8: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/8.jpg)
7
StagesofRetinalWavesDuringDevelopment
StageI
StageII
StageIII
• Formationof
retinacircuitry• Chemical
synapsesnotformedyet
• Gapjuction-mediated
• Retinotopicmapping• NicotinicAcetylcholineReceptors
(nAChR)• Disappearwhen
visionisfunctional• Glutamate–
AMPAreceptors
![Page 9: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/9.jpg)
Variability within retinal waves
i) Across species
0!150!300!450!600!
Speed (μm/s)!0!37,5!75!112,5!150!187,5!
Period (s)!
Rab
bit
Mou
se
Chi
ck
Turt
leGodfrey et al. 2007
i) Across species
0!150!300!450!600!
Speed (μm/s)!0!37,5!75!112,5!150!187,5!
Period (s)!
Rab
bit
Mou
se
Chi
ck
Turt
leGodfrey et al. 2007
![Page 10: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/10.jpg)
Variability within retinal waves
i) Across species
0!150!300!450!600!
Speed (μm/s)!0!37,5!75!112,5!150!187,5!
Period (s)!
Rab
bit
Mou
se
Chi
ck
Turt
leGodfrey et al. 2007
Zheng et al. 2004
ii) Development i) Across species
0!150!300!450!600!
Speed (μm/s)!0!37,5!75!112,5!150!187,5!
Period (s)!
Rab
bit
Mou
se
Chi
ck
Turt
leGodfrey et al. 2007
Zheng et al. 2004
ii) Development
![Page 11: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/11.jpg)
Variability within retinal waves
i) Across species
0!150!300!450!600!
Speed (μm/s)!0!37,5!75!112,5!150!187,5!
Period (s)!
Rab
bit
Mou
se
Chi
ck
Turt
leGodfrey et al. 2007
Zheng et al. 2004
ii) Development i) Across species
0!150!300!450!600!
Speed (μm/s)!0!37,5!75!112,5!150!187,5!
Period (s)!
Rab
bit
Mou
se
Chi
ck
Turt
leGodfrey et al. 2007
Zheng et al. 2004
ii) Development
iii) Pharmacology
P4
P8
Time (sec) 500
![Page 12: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/12.jpg)
Variability within retinal waves
i) Across species
0!150!300!450!600!
Speed (μm/s)!0!37,5!75!112,5!150!187,5!
Period (s)!
Rab
bit
Mou
se
Chi
ck
Turt
leGodfrey et al. 2007
Zheng et al. 2004
ii) Development i) Across species
0!150!300!450!600!
Speed (μm/s)!0!37,5!75!112,5!150!187,5!
Period (s)!
Rab
bit
Mou
se
Chi
ck
Turt
leGodfrey et al. 2007
P4
P8
Time (sec) 500
iv) Spatial Variability
Zheng et al. 2004
ii) Development
iii) Pharmacology
![Page 13: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/13.jpg)
1212
Experimentsfortheemergenceofretinalwaves
Experimentforisolatedneurons,Zhengetal.,2006,Nature
Retinalwavesrequirethreecomponents:i) Spontaneousburstingactivity
![Page 14: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/14.jpg)
1313
Experimentforisolatedneurons,Zhengetal.,2006,Nature
Retinalwavesrequirethreecomponents:i) Spontaneousburstingactivityii) Refractorymechanism(slowAfterHyperPolarisation-sAHP)
Experimentsfortheemergenceofretinalwaves
![Page 15: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/15.jpg)
1414Experimentforcoupledandisolatedneurons,Zhengetal.,2006,Nature
Retinalwavesrequirethreecomponents:i) Spontaneousburstingactivityii) Refractorymechanism(slowAfterHyperPolarisation-sAHP)iii) Coupling(throughAcetylcholineneurotransmitter)
Coupledneuronssynchronize
Coupledneuronssynchronize
Experimentsfortheemergenceofretinalwaves
![Page 16: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/16.jpg)
1515Experimentforcoupledandisolatedneurons,Zhengetal.,2006,Nature
Retinalwavesrequirethreecomponents:i) Spontaneousburstingactivityii) Refractorymechanism(slowAfterHyperPolarisation-sAHP)iii) Coupling(throughAcetylcholineneurotransmitter)
Coupledneuronssynchronize
IsolatedNeuronsburstindependently
Coupledneuronssynchronize
Experimentsfortheemergenceofretinalwaves
![Page 17: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/17.jpg)
Whystudyretinalwaves?
16
Strategy:
Toproposeamodel(i)suf1icientlyclosefrombiophysicstoexplainandproposeexperimentsand(ii)suf1icientlywellposedmathematicallytoanalyse
itsdynamicsuponvaryingbiophysicalparameters(development-pharmacology).
• Modellingonecellbursting
• Modelingcellscoupling
• Modellingwavesgeneration,propagationandtermination.
![Page 18: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/18.jpg)
Whystudyretinalwaves?
17
Strategy:
Toproposeamodel(i)suf1icientlyclosefrombiophysicstoexplainandproposeexperimentsand(ii)suf1icientlywellposedmathematicallytoanalyse
itsdynamicsuponvaryingbiophysicalparameters(development-pharmacology).
• Modellingonecellbursting
• Modelingcellscoupling
• Modellingwavesgeneration,propagationandtermination.
Mul.scalemodelling
Fromionicchanneltoneurontore.nascale
Nonlineardynamics,dynamicalsystemstheory,sta.s.calphysics.
![Page 19: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/19.jpg)
Mainassumption
Thereareafewphysiologicalparameterscontrollingre.nalwavesdynamics,evolu.onandvariability.
Findtheseparametersfromamathema.calanalysis
Bifurca.ontheory
![Page 20: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/20.jpg)
19
AnetworkmodelforstageIIretinalwaves
![Page 21: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/21.jpg)
20
Membranepotentialdynamics
Cm∂V∂t
= −gLML V −VL( )− gCa V( ) V −VCa( )− gKN V −VK( )
AnetworkmodelforstageIIretinalwaves
Morris-Lecar&FastK+channels
![Page 22: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/22.jpg)
21
Cm∂Vi∂t
= −gLML Vi −VL( )− gCa Vi( ) Vi −VCa( )− gKNi Vi −VK( )− gsAHPRi4 Vi −VK( )− gj,Ach Aj( )
j∑ Vi −VAch( )
sAHPcurrentRefractorymechanism
AnetworkmodelforstageIIretinalwaves
Morris-Lecar&FastK+channels
Membranepotentialdynamics
![Page 23: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/23.jpg)
SetofequationsforsAHPcurrent
R R R R
ActivatedCa-gated K+ channel
Ca 4 Calcium ions bound to each saturated Calmodulin complex S
Saturated Calmodulin molecule (CaM) bind to each channel subunit
All 4 subunits R of the channel are bound to activate the channel
Gating mechanism
CaM
Ca CaCa CaCa Ca
Ca CaCa CaCa CaCa Ca
Ca
CaM CaM CaMSC
![Page 24: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/24.jpg)
23
SACsNetwork
SACsrealisticconnections
SACsonalattice SACsbecomepointsonalattice
Modelsynapticinteractions
![Page 25: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/25.jpg)
24
Cm∂Vi∂t
= −gLML Vi −VL( )− gCa Vi( ) Vi −VCa( )− gKNi Vi −VK( )− gsAHPRi4 Vi −VK( )− gj,Ach Aj( )
j∑ Vi −VAch( )
sAHPcurrentRefractorymechanism
AchcurrentNetworkeffect
AnetworkmodelforstageIIretinalwaves
Morris-Lecar&FastK+channels
Membranepotentialdynamics
![Page 26: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/26.jpg)
-80
-60
-40
-20
0
20
-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2ISN1IHc
V (m
V)
Iext (pA)
![Page 27: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/27.jpg)
Variability within retinal waves
i) Across species
0!150!300!450!600!
Speed (μm/s)!0!37,5!75!112,5!150!187,5!
Period (s)!
Rab
bit
Mou
se
Chi
ck
Turt
leGodfrey et al. 2007
i) Across species
0!150!300!450!600!
Speed (μm/s)!0!37,5!75!112,5!150!187,5!
Period (s)!
Rab
bit
Mou
se
Chi
ck
Turt
leGodfrey et al. 2007
![Page 28: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/28.jpg)
Variability within retinal waves
i) Across species
0!150!300!450!600!
Speed (μm/s)!0!37,5!75!112,5!150!187,5!
Period (s)!
Rab
bit
Mou
se
Chi
ck
Turt
leGodfrey et al. 2007
i) Across species
0!150!300!450!600!
Speed (μm/s)!0!37,5!75!112,5!150!187,5!
Period (s)!
Rab
bit
Mou
se
Chi
ck
Turt
leGodfrey et al. 2007
Interburst intervals
![Page 29: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/29.jpg)
Variability within retinal waves
i) Across species
0!150!300!450!600!
Speed (μm/s)!0!37,5!75!112,5!150!187,5!
Period (s)!
Rab
bit
Mou
se
Chi
ck
Turt
leGodfrey et al. 2007
i) Across species
0!150!300!450!600!
Speed (μm/s)!0!37,5!75!112,5!150!187,5!
Period (s)!
Rab
bit
Mou
se
Chi
ck
Turt
leGodfrey et al. 2007
Interburst intervals
![Page 30: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/30.jpg)
Variability within retinal waves
iii) Pharmacology
P4
P8
Time (sec) 500
![Page 31: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/31.jpg)
![Page 32: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/32.jpg)
PredicttheroleofKv3channelsinthelossofSACsexcitability
A BExperiment (Zheng et al. 2006) Model
![Page 33: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/34.jpg)
X
Time (min)
Coupled neurons synchronize
Coupled neurons synchronize
Isolated neuronsburst independently
Cellular mechanisms of stage II retinal waves
Zheng et al. 2006
C. Synchrony through Acetylcholine
Mutual excitatory connections between SACs through
Acetylcholine
![Page 35: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/35.jpg)
34
Waves speed
• gAc
• Waves speed
Propaga8onthreshold
![Page 36: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/36.jpg)
Variability within retinal waves
Zheng et al. 2004
ii) Development
iv) Spatial Variability
Zheng et al. 2004
ii) Development
![Page 37: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/37.jpg)
IsolatedNeurons gach=0.126nS
gach=0.168nS gach=0.21nS
36
NetworkofSACs:SimulatedVoltage
![Page 38: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/38.jpg)
37
NetworkofSACs:SimulatedCalciumConcentra.on
gach=0.168nS gach=0.21nS
gach=0.126nSgach=0.102nS
![Page 39: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/39.jpg)
38
NetworkofSACs:SimulatedCalciumConcentra.on
gach=0.168nS gach=0.21nS
gach=0.126nSgach=0.102nS
![Page 40: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/40.jpg)
Waves size distributionlin-log log-log
A
B
C
E
![Page 41: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/41.jpg)
N-neuronmodel
• Thereisacompe88onbetween2mechanisms:– Periodvariabilitywhichtendstodesynchronise– Acetylcholinewhichtendstosynchronise
• Thereisanintermediateregimeofcoupling,wherevariabilityismaximum
• ThereforethereisawiderepertoireofpaQerns– Weakcouplingleadstosmalllocalisedac8vity– Moderatecouplingleadstopropaga8ngpa?erns– Strongcouplingleadstocompletesynchronyofneurons
40
![Page 42: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/42.jpg)
Model Experiment
ExperimentallyvaryingAchconductance(DataD.Karvouniari+Ins8tutdelaVision)
![Page 43: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/43.jpg)
Model Experiment
ExperimentallyvaryingAchconductance(DataD.Karvouniari+Ins8tutdelaVision)
![Page 44: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/44.jpg)
Variability within retinal waves
i) Across species
0!150!300!450!600!
Speed (μm/s)!0!37,5!75!112,5!150!187,5!
Period (s)!
Rab
bit
Mou
se
Chi
ck
Turt
leGodfrey et al. 2007
Zheng et al. 2004
ii) Development i) Across species
0!150!300!450!600!
Speed (μm/s)!0!37,5!75!112,5!150!187,5!
Period (s)!
Rab
bit
Mou
se
Chi
ck
Turt
leGodfrey et al. 2007
P4
P8
Time (sec) 500
iv) Spatial Variability
Zheng et al. 2004
ii) Development
iii) Pharmacology
![Page 45: Ion channels and properties of large neuronal networks: a ... · destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant](https://reader030.vdocuments.us/reader030/viewer/2022040908/5e8093e97e0f3f55432372a1/html5/thumbnails/45.jpg)
Conclusion
• BiophysicalmodelofstageIIre8nalwavesrelevantat:• Thecellsscale(burs.ng,experimentalmatchandpredic.ons)• Thenetworkscale(wavespropaga.on)• Thedevelopmentallevel(evolu.onofionicchannelsandsynapses).
• Theore8caldescrip8onviabifurca8ontheory• Burs.ng• Interburstvariability• WavespaQerns
• Nextstep:reac8va8ngwavesinadults.