Interhemisphärischer Wettbewerb im Schlaf

Nature Band 616, Seiten 312–318 (2023)Diesen Artikel zitieren

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Unser Verständnis der Funktionen und Mechanismen des Schlafs ist nach wie vor unvollständig, was ihre zunehmend offensichtliche Komplexität widerspiegelt1,2,3. Ebenso lassen sich Studien zur interhemisphärischen Koordination während des Schlafs4,5,6 oft nur schwer genau mit bekannten Schlafkreisläufen und -mechanismen in Verbindung bringen. Hier zeigen wir durch Aufzeichnungen aus der Klaustra schlafender Bartagamen (Pogona vitticeps), dass sich diese beiden Schlafzustände deutlich unterscheiden, obwohl die Ein- und Ausbrüche des Pogona-Rapid-Eye-Movement-Schlafs (REMP) und des Slow-Wave-Schlafs bilateral koordiniert sind in ihrer interklaustralen Koordination. Während des Tiefschlafs erzeugen die Claustra unabhängig voneinander scharfe Wellenwellen, die keine Koordination zeigen. Im REMP-Schlaf hingegen sind die von den beiden Klaustra erzeugten Potenziale in Amplitude und Zeit präzise koordiniert. Diese Signale sind jedoch nicht synchron: Eine Seite eilt der anderen etwa 20 ms voraus, wobei die führende Seite typischerweise einmal pro REMP-Episode oder zwischen aufeinanderfolgenden Episoden umschaltet. Das führende Claustrum drückt die stärkere Aktivität aus und deutet auf bilateralen Wettbewerb hin. Dieser Wettbewerb findet nicht direkt zwischen den beiden claustra- oder telenzephalen Hemisphären statt. Sie findet vielmehr im Mittelhirn statt und hängt von der Integrität eines GABAergen (γ-Aminobuttersäure produzierenden) Kerns des Isthmuskomplexes ab, der bei allen Wirbeltieren vorhanden ist und bei Vögeln bekanntermaßen der Bottom-up-Aufmerksamkeit und der Blickkontrolle zugrunde liegt. Diese Ergebnisse zeigen, dass zwischen den beiden Gehirnhälften von Pogona ein „Sieger nimmt alles“-Wettbewerb besteht, der seinen Ursprung im Mittelhirn hat und präzise Konsequenzen für die Claustrum-Aktivität und -Koordination während des REMP-Schlafs hat.

Bei Säugetieren können kortikale Elektroenzephalogramme während des Schlafs in den REM-Schlaf (Rapid-Eye-Movement-Schlaf) zerlegt werden, der durch desynchronisierte elektroenzephalographische Signale begleitet von schnellen Augenbewegungen7,8,9 gekennzeichnet ist, und in den Nicht-REM-Schlaf (NREM-Schlaf), der charakterisiert ist durch langsame Wellenaktivität (und wird daher auch als langsamer Wellenschlaf (SW) bezeichnet). Bei Nagetieren und Menschen wurde NREM-Schlaf mit der Reaktivierung und Festigung bestimmter Formen von Erinnerungen in Verbindung gebracht10,11,12,13. Die möglichen Funktionen von REM bleiben jedoch weitgehend spekulativ (z. B. Verlernen14), obwohl einige Hinweise15,16,17 auf einen möglichen Zusammenhang mit dem emotionalen Gedächtnis hinweisen. Biphasischer Schlaf kommt auch bei Vögeln18, Reptilien19,20,21 und Fischen22 vor, was auf die Möglichkeit gemeinsamer Wurzeln schließen lässt (mindestens so alt wie die Abstammungslinie der Wirbeltiere (500 Millionen Jahre)). (Bei einigen Wirbellosen wurden auch biphasische Schlafmuster beobachtet23). Wenn ja, könnten vergleichende Ansätze in Systemen, die verschiedene Tierlinien repräsentieren, uns helfen, nicht nur die Entwicklung des Schlafes, sondern auch seine Funktionen und mechanistischen Grundlagen besser zu verstehen.

Bei Pogona vitticeps, einer tagaktiven Agamidenechse, bestehen die beiden Phasen eines regelmäßigen elektrophysiologischen Schlafrhythmus (wie im dorsalventrikulären Kamm oder DVR aufgezeichnet) aus lokalen Feldpotentialen, die von scharfen Wellen dominiert werden, die unregelmäßig alle 0,5–2 s auftreten Etwa eine Minute lang, gefolgt von einer schnelleren wacheähnlichen Aktivität, die mit schnellen Augenbewegungen einhergeht19, ebenfalls etwa eine Minute lang. Diese beiden Aktivitätsmodi wechseln sich die ganze Nacht über regelmäßig ab19. Aufgrund der Ähnlichkeiten zwischen diesen beiden elektrophysiologischen Schlafphasen und dem SW- und REM-Schlaf von Säugetieren identifizieren wir sie als SW-ähnliche und REM-ähnliche Phasen (im Folgenden jeweils SW und REMP genannt). (Beachten Sie, dass unsere Nomenklatur beschreibend ist und mangels Wissen zu diesem Zeitpunkt nicht unbedingt eine funktionelle oder mechanistische Übereinstimmung mit den Schlafzuständen von Säugetieren impliziert.) Die vorherrschenden Merkmale der SW-Aktivität im DVR – die scharfen Wellenwellen – werden im Claustrum erzeugt und sind im angrenzenden DVR als sich ausbreitende Welle erkennbar21. Hier wollten wir die Natur der REMP-Signale in Pogona anhand elektrophysiologischer Aufzeichnungen in vivo untersuchen. Bei der gleichzeitigen Aufnahme von der linken und rechten Claustra konnten wir Unterschiede in der Art der interhemisphärischen Koordination zwischen SW- und REMP-Schlaf beobachten. Diese Unterschiede wiederum zeigten einen anhaltenden Wettbewerb zwischen den beiden Hemisphären während des REMP-Schlafs – nicht jedoch während des SW-Schlafs – und identifizierten eine Rolle für ein Paar präisthmischer Kerne im Mittelhirn, von denen bisher nicht bekannt war, dass sie am Schlaf beteiligt sind.

Die Aufnahmen erfolgten vom Claustrum (meist seitlich) (Abb. 1a) oder vom angrenzenden vorderen DVR unter Verwendung von Silikonsonden (Methoden). Während des Schlafs wechselte die Aktivität des lokalen Feldpotentials (LFP) regelmäßig zwischen SW- und REMP-Episoden (Abb. 1b, oben), wobei jeder vollständige Schlafzyklus 1,5–2,5 Minuten dauerte. SW-Schlaf war durch die unregelmäßige Erzeugung scharfer Wellen gekennzeichnet, durchschnittlich etwa einmal pro Sekunde, wie bereits beschrieben19,21.

a, Dorsalansicht des Pogona-Gehirns (Mes., Mesencephalon; Rhomb., Rhombencephalon; Telenceph., Telencephalon; A, anterior; P, posterior), mit Aufnahmestelle (CLA, claustrum). Eingefügter koronaler Abschnitt, der das Claustrum (innerhalb der gestrichelten Linie; grüne Fluoreszenz, Hippocalcin) und die Position der Elektrodenspitze in Rot (DiI-Fluoreszenz) zeigt. Ctx, Kortex. Maßstabsbalken, 1 mm (links); 500 μm (rechts). b, Oben, LFP-Aufnahme von Standort a, während etwa 8 Minuten Schlaf. Die Epochen zwischen REMP-Episoden entsprechen dem SW-Schlaf, der durch scharfe Wellenwellen gekennzeichnet ist21. Unten links, erweiterte Spur im schattierten Fenster oben (vierte REMP-Episode). Beachten Sie das einzelne scharfe negative extrazelluläre Potenzial (SN), das rechts erweitert ist. Unten rechts, blau: Spur links schattiert (a, Amplitude und d, Dauer der Abfallphase; siehe c); grau: 100 überlagerte SNs und deren Durchschnitt (rot). c, Statistik von IEI, Dauer (wie in b) und Amplitude über 190.578 SNs. Die IEI-Verteilung wurde bei 150 ms abgeschnitten. d, Momentane Rate der SN-Produktion überlagert mit der Leistung im Betaband (gleiche Epoche wie in b). e, Extrazelluläre SN-Potentiale entsprechen der Produktion von phasischem und synchronisiertem Feuern in Claustrum-Einheiten. Links, SN und vier sortierte Einzeleinheiten. Rechts: Histogramme, Verteilungen der Spitzenzeiten in den vier Einheiten, relativ zur Spitzenzeit |dV/dt| der SNs (rote Linie) (n = 100.632 Ereignisse). Wahrscheinlichkeit, dass diese Einheiten mindestens eine Spitze erzeugen: 14–43 %; Wahrscheinlichkeit, dass diese Einheiten mehr als eine Spitze erzeugen: 0,3–3 %. Der kleine Einbruch vor dem Zündpeak spiegelt wahrscheinlich die Auswirkungen von Down-States wider, die normalerweise SNs umgeben, kombiniert mit denen der SN-Intervallverteilung während REMP. Kalibrierungsbalken repräsentieren 500 Spitzen.

Die REMP-Aktivität im Claustrum bestand hauptsächlich aus stark nach unten gerichteten (negativen) extrazellulären Potentialen, die in unregelmäßigen Abständen auftraten (Abb. 1b, unten links). Diese Ereignisse (die wir SNs für scharf und negativ nennen) hatten eine recht einheitliche Form, waren jedoch sowohl in der Amplitude als auch im Intervall zwischen den Ereignissen unterschiedlich (IEI; Abb. 1b, unten). IEIs, Zeit bis zum Tiefpunkt und Amplitudenverteilungen über etwa 190.000 Ereignisse sind in Abb. 1c für eine Eidechse (ab 9 Stunden einer Nacht) dargestellt. Die IEI-Verteilung war verzerrt mit einem Modus bei etwa 40 ms (Median: 60,2 ms; [25., 75.] Perzentil: [39,8, 110,5] ms). Frühere Ergebnisse19,21 zeigten, dass REMP (im DVR und Claustrum) von der LFP-Leistung im 20-Hz-Band (Beta) dominiert wird. Die Momentanleistung im Betaband (gemessen in einem scrollenden 10-s-Fenster) und die SN-Rate (Abb. 1d) waren tatsächlich gut korreliert, was mit dem Modus der IEI-Verteilung übereinstimmte. Die REMP-Aktivität im Claustrum wird daher von SNs und deren Intervallstatistik dominiert (3 Tiere, 9 Nächte; Erweiterte Daten Abb. 1a – d).

Einzelne aus Claustrum-Aufzeichnungen isolierte Einheiten (Abb. 1e, links) feuerten typischerweise 0–2 Aktionspotentiale pro SN ab, ausgerichtet auf die absteigende Phase des SN. Aufgrund der kurzen Dauer dieser Phase traten die Aktionspotentiale verschiedener Einheiten höchstens innerhalb weniger Millisekunden voneinander auf (Abb. 1e und erweiterte Daten Abb. 1e). SN-Wellenformen sind daher extrazelluläre Potentiale, die einen depolarisierenden Nettostrom in Claustrum-Neuronen widerspiegeln; Dies wiederum liegt wahrscheinlich dem synchronisierten Abfeuern der depolarisierten Einheiten zugrunde. Wir werden zeigen, dass dieses phasische Feldpotential aus der Eingabe in das Claustrum resultieren muss und nicht ausschließlich aus intrinsischen und koordinierten Eigenschaften der Claustrum-Einheiten selbst.

Als nächstes zeichneten wir gleichzeitig die linke und rechte Claustra auf, um die bilaterale Koordination schlafbezogener Aktivitäten zu untersuchen. (Während ein Corpus callosum nur bei plazentaren Säugetieren existiert, haben Reptilien mehrere Vorderhirnkommissuren 24.) Der regelmäßige Zyklus von SW und REMP war auf beiden Seiten genau synchronisiert (Abb. 2a und Extended Data Abb. 2a), aber die feine Koordination der zwei Klaustra unterschieden sich stark zwischen den beiden Phasen. Während SW waren die für diese Phase charakteristischen scharfen Wellenwellen nicht bilateral synchronisiert und ihre Amplituden variierten nicht (Abb. 2b und erweiterte Daten Abb. 2b, c), was mit der unabhängigen Erzeugung von scharfen Wellenwellen in übereinstimmt jedes Claustrum21 und das Fehlen von gemeldeten kontralateralen Projektionen zwischen Claustra bei Säugetieren25 und bei Pogona21.

a: Gepaarte Aufnahme von der linken (L, blau) und rechten (R, rot) Claustra, die die bilaterale Korrespondenz von REMP- und SW-Episoden zeigt. b, Oben, fehlende Koordination zwischen Sharp-Wave-Ripples (SWRP, für Pogona SWR) in der linken und rechten Claustra. Unten: überlagerte Sweeps von einer Seite (grau) und ihr Durchschnitt (blau), ausgelöst durch 100 einzelne SWRPs von der anderen Seite (t = 0). c, Erweiterte Epochen von a während zweier aufeinanderfolgender REMP-Episoden. Beachten Sie die Ähnlichkeit zwischen den linken und rechten Spuren und die geringe Zeitverschiebung zwischen ihnen (ausgefüllte gegenüber gestrichelten Linien). Rechts, überlagerte Sweeps einer Seite, die auf der anderen Seite ausgelöst wurden (dünne Linien) und deren Durchschnitt über 100 Ereignisse (dicke Linie). Beachten Sie die sehr enge Verbindung der beiden Leiterbahnen. Beachten Sie auch, dass die vordere Seite von einem Schlafzyklus zum nächsten wechseln kann. d, Verteilungen der Peak-Korrelationsverzögerungen zwischen der linken und rechten Seite, mit zwei symmetrischen Peaks bei etwa ±20 ms (12 Nächte, 7 Tiere). Rot, durchschnittlich. Über 9 Stunden Schlaf erstellte Daten mit 220.000–260.000 SNs pro Tier. e, Gleitende Kreuzkorrelation (x-corr) zwischen linken und rechten Spuren (unten), ausgerichtet mit der Betabandleistung auf der linken und rechten Seite. Positive Verzögerung, linke Seite führt. Beachten Sie, dass die Seite, auf der die Beta-Leistung größer ist, vorne liegt und dass die führende Seite gelegentlich wechselt, selbst innerhalb desselben REMP-Zyklus. Epochen, in denen die Betabandleistung niedrig ist, entsprechen SW. AU, beliebige Einheiten. f, Unterschiede zwischen seitennormalisierten Amplituden (Norm. Amp.) von etwa 208.000 bilateralen Paaren von SNs gegenüber der Zeitverzögerung zwischen ihnen (Abszisse) und Randverteilungen. Farbe zeigt Führung an (Lag-Zeichen). Beachten Sie, dass SNs auf der Vorderseite höhere Amplituden haben als ihr kontralateraler Partner. Mann-Whitney-U-Test, U = 2312573585,5, ****P = 0,0. Pfeilspitzen geben Mittelwerte an.

Während REMP wurden SNs in jedem Claustrum jedoch genau (in Timing und Amplitude) auf der gegenüberliegenden Seite gespiegelt und in Sweeps von einem Claustrum, ausgelöst durch SNs, die im anderen erzeugt wurden (Abb. 2c). Über Hunderttausende analysierter SNs wurde diese enge Übereinstimmung zwischen der linken und rechten Seite bei 85 bis 90 % der klar erkennbaren Ereignisse (95–100 Perzentile der SN-Amplituden) beobachtet.

Obwohl genau koordiniert, waren SNs von beiden Seiten nicht gleichzeitig, sondern durch eine Verzögerung von etwa 20 ms versetzt (Median: 19,3 ms; [25., 75.] Perzentil: [15,4, 24,5] ms), wobei die eine oder andere Seite voraus war (Abb . 2c). Diese Verzögerung hielt die ganze Nacht hindurch, über Nächte hinweg und über alle Eidechsen hinweg an (12 Nächte, 7 Tiere; Abb. 2d). SNs auf beiden Seiten zeigten korrelierte Amplitudenschwankungen (Abb. 2c), was auf eine gemeinsame Ursache schließen lässt. Die führende Seite würde von einer Seite zur anderen wechseln (Abb. 2c, d), aber typischerweise nicht auf einer Ereignis-für-Ereignis-Basis, wie in einer scrollenden Kreuzkorrelation zwischen linken und rechten LFPs gezeigt (Abb. 2e): Es kam zu Wechseln zwischen REMP-Episoden (wie hier zwischen der ersten und zweiten) oder einmal (gelegentlich zweimal) innerhalb einzelner REMP-Episoden (wie hier während der zweiten, vierten oder sechsten). Die vollständige Schlafperiode, ab der dieses Segment angezeigt wird, ist in Abb. 3a der erweiterten Daten dargestellt.

Die führende Seite zu einem bestimmten Zeitpunkt konnte normalerweise durch einen Vergleich der linken und rechten Claustrum-LFPs vorhergesagt werden: Die Seite mit der dominanten Betaband-Leistung neigte dazu, zu führen. In der zweiten, vierten und sechsten REMP-Episode (Abb. 2e) entspricht beispielsweise die Kreuzung der Leistungskurven einem Wechsel auf der Vorderseite. Im ersten und siebten Spiel hingegen dominierte jeweils eine Seite und führte durchgehend. Diese Korrelation zwischen Führung und LFP-Machtdominanz wurde durch eine Analyse einzelner SN-Paare bestätigt: Das SN mit der größeren Amplitude führte im Allgemeinen sein kontralaterales Gegenstück an (Abb. 2f).

Die Kombination passender bilateraler Wellenformpaare, fester positiver oder negativer Verzögerungen mit demselben absoluten Wert und zeitlichen Vorsprung der stärkeren Seite deutete auf die Möglichkeit eines Wettbewerbs zwischen den beiden Claustras hin, bei dem die stärkere Seite zu einem bestimmten Zeitpunkt ihre Leistung aufzwingt schwächer, mit Verzögerung. Nach dieser Hypothese würde die Führung von sofortigen Schwankungen der relativen „Stärken“ der Aktivität auf beiden Seiten abhängen, und die Verzögerung könnte auf die Signalausbreitung und synaptische Übertragung in spiegelsymmetrischen Schaltkreisen zurückzuführen sein. Die Unterdrückung der eigenen Produktion der schwächeren Seite – und deren Ersetzung durch die der stärkeren Seite – deutete auf einen bilateralen Wettbewerb vom Typ „Gewinner nimmt alles“ hin.

Um die Natur dieses hypothetischen Wettbewerbs zu verstehen, haben wir die Übergänge zwischen führenden Seiten untersucht. In Abb. 3a sind zwei aufeinanderfolgende REMP-Episoden dargestellt, zusammen mit drei kurzen Segmenten der linken und rechten LFP-Kurven aus der zweiten Episode: Im blauen Rahmen dominiert die linke Leistung und die SNs auf der linken Seite führen; im roten Rahmen geschieht das Gegenteil; Im gelben Rahmen ist die Führung nicht geklärt. Das gelbe Segment entspricht genau dem Zeitpunkt, zu dem die linken und rechten Betaband-Leistungen ausgeglichen sind (obere Spuren).

a, Detaillierte zeitliche Beziehung zwischen linken und rechten SNs während zwei REMP-Zyklen. Blaue Schattierung, linke Leitung. Rote Schattierung, rechte Leitung. Gelbe Schattierung, Vorderseite nicht etabliert; entspricht der Zeit, in der die Betaband-Leistungen ausgeglichen sind (obere Spuren). b, Dynamik bilateraler Korrelationen, dargestellt in einem Raum, der durch eine momentane Metrik der zeitlichen Führung definiert ist (siehe Methoden). Entlang x führt die linke Seite; entlang y, rechts führt. Jede Linie stellt einen REMP-Zyklus dar, beginnend im grauen Bereich (–1,5, –1,5), der dem SW-Schlaf entspricht. Details im Haupttext. c, Diagramm des Zeitanteils, der in jedem Zustand verbracht wurde (Farben wie in a,b), über 220 aufeinanderfolgende Schlafzyklen. d, Bruchteil der REMP-Zeit, die jede Seite damit verbringt, in den letzten vier Stunden des Schlafs zu führen (zwei Tiere). Beachten Sie die langen Zyklen einseitiger Dominanztendenz, die vielen (mehr als zehn) Schlafzyklen entsprechen. e, Häufigkeitsverteilung der Lead-Side-Switches pro REMP-Episode. Links: Verteilung der Gesamtzahl der Schalter. Rechts: Verteilung der Anzahl der Dominanzperioden pro REMP-Zyklus. f, Dauer der REMP-Episoden, wobei diejenigen mit einem Schalter (schwarz) von denen ohne Schalter (Farben) getrennt werden. Wenn eine REMP-Episode einen Wechsel enthält, beträgt die mittlere Gesamtdauer der Episode (Wert in x plus entsprechender Wert in y für alle schwarzen Punkte) durchschnittlich etwa 90 Sekunden gegenüber durchschnittlich 60 Sekunden bei Episoden ohne Wechsel.

Durch die Bewertung einer momentanen Führungstendenz einer Seite gegenüber der anderen (Abb. 3b und Methoden) und deren Anwendung auf neun Stunden Schlaf (etwa 208.000 SNs) entdecken wir Domänen mit hoher Dichte, die identifizierbaren Zuständen entsprechen: In Grau ist SW , wenn die beiden Seiten nicht korreliert sind (siehe Abb. 2b); in Rot und Blau sind Zustände, in denen eine Seite die andere anführt (rechts bzw. links); und in Gelb ist ein Zustand, in dem die Dominanz wechselt („Konkurrenz“). Die schwarz dargestellte Flugbahn (Abb. 3b) entspricht der ersten REMP-Episode in Abb. 3a; es bleibt von einem SW-Zustand zum nächsten auf der roten Seite. Die cyanfarbene Flugbahn entspricht der zweiten REMP-Episode, in der die Dominanz auf der linken Seite beginnt, in den unruhigen Zustand (gelb) übergeht und auf der rechten Seite endet, bevor sie wieder nach SW zurückkehrt. Über alle Aufzeichnungen hinweg war der Wettbewerbszustand (gelb) der am wenigsten verbreitete der drei REMP-Zustände – zum Beispiel bestand die durchschnittliche REMP-Episode über die 210 REMP-Episoden einer Nacht, dargestellt in Abb. 3c, aus 22 Sekunden, wobei die linke Seite 26 Sekunden dominierte mit rechts dominierend und 4 s als unruhig. Wenn eine Seite dominierte, tendierte sie dazu, dies über viele aufeinanderfolgende SNs hinweg zu tun. Wenn also die linke und die rechte Seite tatsächlich um die Vorherrschaft konkurrieren, müssen sie dies mit einer langsameren Dynamik als einzelne SNs tun, was darauf hindeutet, dass der Antrieb, der den Links-Rechts-Wettbewerb verursacht, andere Mechanismen hat als diejenigen, die der Produktion von SNs zugrunde liegen.

Der Anteil der REMP-Zeit, die in jedem dieser drei Zustände (links dominierend, rechts dominierend oder konkurrierend) verbracht wurde, wird für eine Nacht aufgetragen (Abb. 3c). Diese Darstellung legt nahe, dass benachbarte REMP-Episoden nicht völlig unabhängig voneinander sind; Es besteht eine zeitliche Korrelation, sodass der Zeitanteil, den eine Seite dominierte, im Laufe der Nacht zu- und abnahm (Erweiterte Daten, Abb. 4). Wenn darüber hinaus eine Seite in einem REMP-Zyklus am längsten führte, tendierte sie dazu, dies über viele aufeinanderfolgende Schlafzyklen (manchmal mehr als zehn) in den letzten zwei bis drei Stunden der Nacht zu tun (Abb. 3d). Diese lang anhaltende Seitendominanz am Ende der Nacht weist somit auf die Existenz eines langsamen Konkurrenzprozesses zwischen den beiden Gehirnhälften hin, der länger als der Schlafzyklus dauert und mit fortschreitender Nacht immer länger wird.

Die große Mehrheit der REMP-Episoden enthielt entweder 0 oder 1 Dominanzwechsel (Abb. 3e). REMP-Episoden ohne Wechsel dauerten etwa 60 s (Mittelwert 57 s; Standardabweichung 16,6 s; n = 59), gegenüber 90 s (Mittelwert 88,5 s; Standardabweichung 19,6 s; n = 103) bei denjenigen mit einem Wechsel. In REMP-Episoden mit einem Wechsel passte sich die Dauer jeder Unterperiode der Dominanz (linksdominant und rechtsdominant) selbst an, so dass die Dauer der REMP-Periode mehr oder weniger konstant blieb (diagonaler Trend für schwarze Punkte, Abb. 3f).

Anhand der retrograden Verfolgung vom Claustrum aus suchten wir nach Schaltkreisen, die der Links-Rechts-Claustrum-Konkurrenz während REMP zugrunde liegen könnten. Wir fanden keine Hinweise auf direkte Verbindungen zwischen den beiden Claustras, und trotz anatomischer Hinweise auf ipsi- und kontralaterale Projektionen von der Amygdala und dem Cortex zum Claustrum (Extended Data Abb. 5a,b) hatten Läsionen oder Ablationen beider keine Auswirkungen darauf das bilaterale Umschalten der REMP-Claustrum-Aktivitäten (Extended Data Abb. 5c – f). Als nächstes untersuchten wir Bereiche an der Verbindung zwischen Mittelhirn und Hinterhirn, da diese bekanntermaßen an der REMP-Kontrolle bei Säugetieren beteiligt sind1,3,17. Die Aufnahmen wurden nach Durchqueren eines Teils des Sehnervengewebes (grün; Abb. 4a) erstellt. Wir haben an mesenzephalen Aufzeichnungsstellen ventral bis zum kaudalen Ende des Optikus-Tectums (Abb. 4b – e) eine REMP-Schlafaktivität festgestellt, die genau mit der im ipsilateralen Klaustrum aufgezeichneten Aktivität übereinstimmte. Diese Aufnahmen stammten von einem Zellkern, der große, spärlich verteilte GABAerge (Vgat+) und Parvalbumin-positive (Pvalb+) Somata am Rand des Tegmentums enthielt, neben einem tecto-thalamischen Fasertrakt (Abb. 4b–d und Extended Data Abb. 6). Wir vermuten, dass dies wahrscheinlich das Homolog des Nucleus isthmi pars magnozelluläris (Imc) bei Vögeln ist, in dem es intensiv untersucht wurde26,27,28,29.

a, Position der drei Aufnahmesonden (Neuropixel): rot und blau im Claustrum; grün im hinteren Mittelhirn. b, Querschnitt am hinteren Rand des Mittelhirns (Dunkelfeldaufnahme). Die Position der Sondenspitze ist rot sichtbar (DiI-Fluoreszenz). Maßstabsbalken, 250 μm. c, Immunfärbung von Mittelhirnabschnitten in Konzentrationen, die denen in b entsprechen. Beachten Sie den großzelligen GABAergen (Vgat+) und Pvalb+-Kern (Imc). d, Fluoreszierende Nissl-Färbung (blau) eines horizontalen Abschnitts des Pogona-Mittelhirns (nur die rechte Hemisphäre ist dargestellt). Beachten Sie den Imc und seinen cholinergen Partner, den Kern Ipc. Eine Neurobiotin-Injektion markierte große Zellkörper, die für das Imc charakteristisch sind (rot). OT, optisches Tectum. Maßstabsbalken, 500 μm (links); 200 μm (rechts). Siehe auch Erweiterte Daten Abb. 6. e, Aufzeichnungen vom ipsilateralen Klaustrum (blau) und dem Mittelhirn-Imc (grün) während drei Schlafzyklen. Beachten Sie die Aktivität des IMC während REMP. f, Vergrößerung eines kleinen Ausschnitts des ersten REMP-Zyklus in e (LFP-gefiltert, 100 Hz). Beachten Sie die sehr enge Übereinstimmung der beiden Spuren. g, links, weitere Vergrößerung eines Abschnitts des grau schattierten Abschnitts der Aufzeichnung in f, wodurch eine Zeitverzögerung sichtbar wird. Rechts, überlagerte Sweeps von ipsilateralem Imc (grün) und kontralateralem Claustrum (rot), ausgelöst durch 100 Claustrum-SNs (blau), und deren Durchschnittswerte (dicke Linien). h, jedes negative Imc-Potenzial fällt mit einem kurzen Anstieg der Spitzenaktivität in Imc-Neuronen zusammen. i, Verteilungen der Peak-Korrelationsverzögerungen zwischen linker und rechter Claustra (oben); zwischen linkem Claustrum und linkem Imc (Mitte); und zwischen dem linken Claustrum und dem rechten Imc (unten). j, Die Aktivität des Imc während eines REMP-Zyklus ist am stärksten, wenn das ipsilaterale Claustrum vorne liegt. Mitte, Kreuzkorrelation zwischen linker und rechter Claustra. Unten: Kreuzkorrelation zwischen rechtem Claustrum und linkem Imc. k, Imc-Einheiten auf beiden Seiten des Mittelhirns zeigen während REMP antagonistische Aktivität. Die Aktivität des linken Claustrums (Beta-Power; blau) ist am stärksten, wenn der ipsilaterale Imc aktiv ist (grün).

Es wurden gleichzeitige Aufnahmen sowohl von der Claustra (nur die linke dargestellt) als auch vom linken Imc durchgeführt (Abb. 4e und erweiterte Daten Abb. 7a – c). Wir haben eine deutliche Übereinstimmung zwischen den beiden festgestellt (Abb. 4e – g); SNs, die für REMP im Claustrum charakteristisch sind, stimmten genau mit den Imc-Wellenformen überein, die selbst lebhaften Feuerstößen von Imc-Neuronen entsprachen (Abb. 4h). Imc-Feldpotentiale führten diejenigen im Claustrum ipsilateral um 30 ms (Median: −30 ms; [25., 75.] Perzentile: [−33,0, −27,0] ms) oder kontralateral um 50 ms (Median: −45 ms; [25., 75.]) vor ] Perzentile: [−51, −26] ms) (Abb. 4g, i und erweiterte Daten Abb. 7b, c), ein Unterschied, der mit der Verzögerung von 20 ms zwischen der linken und rechten Claustra übereinstimmt (Abb. 2). Dies deutet darauf hin, dass jedes Claustrum einen erregenden synaptischen Antrieb erhält, der mit der Imc-Aktivität im Mittelhirn gekoppelt ist, und dass die scheinbare Konkurrenz zwischen Claustrum (Abb. 2 und 3) stattdessen Ausdruck einer bilateralen Konkurrenz im Mittelhirn sein könnte.

Obwohl das Imc während REMP eindeutig aktiv war, war seine Aktivität auf einer bestimmten Seite tatsächlich am stärksten, wenn das ipsilaterale Claustrum ebenfalls dominant (d. h. phasenführend) war (Abb. 4j). Dies deutete darauf hin, dass die beiden Imcs miteinander konkurrieren und dass Claustrum-Dominanzmuster die Ergebnisse des Imc-Wettbewerbs widerspiegeln.

Wir haben gleichzeitig von beiden Imcs aufgezeichnet (Abb. 4k und Extended Data Abb. 7d – j); Sortierte Einheiten von jeder Seite bildeten abwechselnde Bursts (zwei Übergänge in diesem REMP-Zyklus; Abb. 4k; siehe auch Erweiterte Daten Abb. 7g), deren Zeitpunkt mit den Leistungsänderungen im Claustrum übereinstimmte. Wie vorhergesagt, nahm die Momentanleistung im Claustrum zu, wenn der ipsilaterale Imc dominierte. Diese Ergebnisse legen nahe, dass der interklaustrale Wettbewerb tatsächlich aus dem bilateralen Wettbewerb innerhalb des Mittelhirns resultiert, bei dem der IMC eine Schlüsselrolle spielt.

Um diese Hypothese zu testen, haben wir das Imc einseitig mit Ibotensäure (IBA) verletzt (Abb. 5a, b und erweiterte Daten Abb. 8b) (n = 3 Tiere). Die Auswirkungen dieser Läsionen waren klar: Das Claustrum auf der Seite des verletzten Imc verlor seine Fähigkeit, zu führen oder zu dominieren (Abb. 5c), und alle REMP-Episoden wurden nun von der intakten Seite dominiert, kontralateral zur Läsion, wie in zu sehen ist zwei Stunden einer Nacht (Abb. 5c; siehe vollständige 9 Stunden in Extended Data Abb. 8a) und in den jetzt unimodalen Claustrum-Phasenverzögerungsverteilungen (Abb. 5d) (3 Tiere, 8 Nächte). Dementsprechend war das phasenführende Claustrum (kontralateral zu den Imc-Läsionen) auch dasjenige mit der dominierenden Beta-Power (blau; erweiterte Daten Abb. 8a). Bemerkenswerterweise zeigten Eidechsen mit einseitigen Imc-Läsionen auch kürzere REMP-Episoden (mittlere Dauer bei Kontrolltieren: 65 s, n = 12, gegenüber 33 s bei verletzten Tieren, n = 8; P = 0,000028, t = –6,992; zweiseitig nach Welch). t-Test) und ein Überschuss an SW, was dazu führt, dass insgesamt weniger Zeit im REMP-Schlaf verbracht wird (mittlere REMP-Dauer: 4:40 Stunden über 9 Stunden Schlaf bei Kontrolltieren, gegenüber 1:37 Stunden über die gleiche Dauer bei verletzten Tieren); P = 0,000062, t = −7,204), was darauf hindeutet, dass der Imc auch eine Rolle beim SW-REMP-Übergang spielt.

a, Claustrum-Aufzeichnungsstellen (rot und blau) und mesenzephale IBA-Injektionsstelle. b, Beurteilung der einseitigen Läsion nach dem Experiment (Nissl-Färbung); Auf der injizierten Seite verbleiben nur noch wenige Imc-Neuronen. Maßstabsbalken, 500 μm. c, Zwei einstündige Schlafsegmente in der Eidechse in b, Darstellung der Kreuzkorrelation der linken und rechten Claustra. Beachten Sie, dass nur das Claustrum auf der Seite des intakten IMC führt. Aufzeichnung der gesamten Nacht in erweiterten Daten Abb. 8. d, Verteilungen der Peak-Korrelationsverzögerungen zwischen links und rechts (drei operierte Tiere, einseitige Imc-Läsion, acht Nächte, Mittelwert in Schwarz), die eine unimodale Verteilung zeigen (vergleiche mit Abb. 2d). Einseitiger Wilcoxon-Signed-Rank-Test, W = 36, **P = 0,00390625. e, Schematische Darstellung der vorgeschlagenen Funktionskreise, die dem offensichtlichen Wettbewerb zwischen den Claustrums während des REMP-Schlafs zugrunde liegen. Mes–Rhomb., Mesencephalon–Rhombencephalon; WTA, Winner-Take-All. Obwohl der Imc der Schlüssel zum Links-Rechts-Wettbewerb (a–d) ist, projiziert er nicht auf die andere Seite des Mittelhirns oder auf eines der Klaustrums im Vorderhirn. Diese Projektionen und Interaktionen beruhen somit auf anderen Relais, die noch identifiziert werden müssen. Die gestrichelten Linien zwischen Mittel- und Vorderhirn weisen auf das Vorhandensein mutmaßlicher Relais hin (z. B. möglicherweise des Thalamuskerns rotundus).

Wir haben die Konkurrenzdynamik zwischen den beiden Gehirnhälften beschrieben, die im Claustrum während REMP, nicht aber während SW-Schlaf erkennbar ist. Die Claustrum-Aktivität während des REMP-Schlafs bestand aus sehr kurzen synchronisierten Feuerstößen, die mit scharfen negativen LFP-Ereignissen (SNs) zusammenfielen. Im Gegensatz zu scharfen Wellen während des SW-Schlafs waren die SNs eng über die beiden Claustras hinweg korreliert, wobei präzise Zeitverzögerungen und schnelle Führungswechsel mit Umkehrungen der Amplitudendominanz korrelierten, was auf einen Wettbewerb zwischen den beiden Claustras hindeutet, bei dem es um den Gewinner geht. Dieser Wettbewerb hatte jedoch keinen telenzephalen Ursprung: Die Dominanz beider Claustrums erforderte die Integrität des ipsilateralen Mitglieds eines bilateralen Paares GABAerger mesenzephaler Kerne (Imc). Daher ist die offensichtliche Klaustralkonkurrenz während des REMP-Schlafes Ausdruck der Konkurrenz im Mittelhirn, die bilateral auf die beiden Klaustra übertragen wird. Die vorgeschlagenen Funktionskreise, die dieser Beziehung zugrunde liegen, sind in Abb. 5e schematisch dargestellt: In diesem Modell konkurrieren die beiden Seiten des Mittelhirns während REMP, und die Seitendominanz hängt von der Imc-Integrität ab (Abb. 4 und 5). Jede Seite des Mittelhirns projiziert zu beiden Claustrum (möglicherweise, aber nicht notwendigerweise oder ausschließlich, über den Thalamuskern rotundus30,31), so dass, da eine Seite dominiert, die linken und rechten Claustrum-LFPs kovariieren (aufgrund ihrer gemeinsamen Quelle), jedoch mit a Zeitverzögerung (aufgrund eines längeren Diskussionswegs). Die kleinere SN-Amplitude auf der kontralateralen (nacheilenden) Seite deutet auch auf einen geringeren Gewinn oder eine geringere Zuverlässigkeit des die Mittellinie kreuzenden Signalwegs hin. Während der kurzen Übergänge, wenn keine Mittelhirnseite dominiert, sind die linke und die rechte Claustra koaktiv, was zu ungeordneten SN-Mustern in beiden Claustra führt (Abb. 3a).

Der Imc ist Teil eines Komplexes aus cholinergen, glutamatergen und GABAergen isthmischen Kernen, der hauptsächlich bei Vögeln untersucht wurde26,28,29,32 und an der Bottom-up-Aufmerksamkeit und Blickkontrolle beteiligt ist. Der Imc, der embryologisch ein präisthmischer Kern ist33, vermittelt eine Art breite laterale Hemmung erregender Neuronen sowohl im ipsilateralen Optic tectum als auch im Nucleus isthmi pars parvozelluläris (Ipc) – einem begleitenden cholinergen-glutamatergen Kern, der eine positive Rückkopplungsschleife bildet mit dem ipsilateralen Tectum27,29,31,32,34. Wenn zwei Reize auf eine Netzhaut fallen, durchlaufen diese Schaltkreise eine kompetitive Interaktion vom Typ „Winner-take-alle“, sodass Reaktionen auf den stärkeren Reiz ausgewählt werden und Aufmerksamkeit und Blick auf ihn gerichtet werden, anstatt auf einen gewichteten Mittelwert der beiden Reize . Der Imc liegt dieser Konkurrenz aufgrund seiner heterotypischen Konnektivität mit dem Optic tectum und dem Ipc zugrunde27,28. Diese Arbeit befasste sich zunächst mit der Auswahl konkurrierender visueller Reize, die auf dieselbe Netzhaut fallen. Experimente haben jedoch nun gezeigt, dass Konkurrenz auch zwischen kontralateralen Reizen und sogar zwischen sensorischen Modalitäten stattfindet35, obwohl die zugrunde liegenden Schaltkreise nicht gut verstanden sind. Wahrscheinliche Homologe dieser isthmischen Vogelkerne (Reptilien) finden sich in Fischen36,37,38, Amphibien39 und Nicht-Vogel-Reptilien40,41 sowie bei Säugetieren (parabigeminaler Kern), bei denen eine Rolle bei der visuellen Aufmerksamkeit vermutet wurde42.

Der hier aufgedeckte isthmo-claustrale Zusammenhang ist teilweise deshalb bemerkenswert, weil einige der hypothetischen Funktionen des Claustrums aufmerksamkeitsbezogener Natur sind43,44. Doch unsere Ergebnisse werfen viele neue Fragen auf. Erstens: Welche Wege liegen der bilateralen mesenzephalen Konkurrenz zugrunde (Abb. 5e)? Obwohl der Imc hemmend ist (Abb. 4c) und für diesen Wettbewerb notwendig ist (Abb. 5), sind uns kontralaterale Imc-Projektionen nicht bekannt. Zweitens: Welche Wege verbinden Imc, einen GABAergen Kern, mit der Aktivierung beider Claustra? Die hohe Korrelation zwischen isthmischen und klaustralen LFPs während REMP deutet auf erregende Pfade mit hoher Verstärkung zwischen diesen Bereichen oder auf Antriebe von einer gemeinsamen Quelle hin, deren Dominanz von der Integrität des ipsilateralen Imc abhängt. Drittens: Welche funktionale Bedeutung haben die enge Korrelation und die Verzögerungen von ±20 ms zwischen den Claustras während REMP? Obwohl es keine Beweise für direkte Projektionen zwischen den Claustras gibt, existieren bilaterale Claustralprojektionen zum Telencephalon25,44, so dass eine Konvergenz bei gemeinsamen Zielen plausibel ist. Wenn ja, könnten die Verzögerungen in Verbindung mit der Aktivierung von Spike-Timing-abhängigen Plastizitätsregeln eine Rolle bei der synaptischen Homöostase16,45,46 oder der Plastizität während REMP spielen. Diese Hypothesen sind besonders interessant, wenn man bedenkt, dass die zeitlichen Dominanzprofile früh und spät in der Nacht unterschiedlich sind (Abb. 3) und dass scharfe Wellenwellen im Südwesten bilateral nicht korrelieren (Abb. 2 und erweiterte Daten, Abb. 2). Viertens zeigen mehrere Vogel- und Meeressäugetierarten einseitigen Schlaf47,48. Könnten die gleichen mesenzephalen Schaltkreise diesem (langsameren) Wechsel zugrunde liegen? Fünftens ist die Seitendominanz vorübergehend und wird jede Nacht zwischen den beiden Seiten ausgeglichen. Was ist die Ursache für die wiederkehrende Übertragung der Seitendominanz (Abb. 3), die vermutlich stromaufwärts des Imc liegt? Da die Dauer der einseitigen Dominanz zwischen einem Bruchteil eines Schlafzyklus und vielen Zyklen variiert, ist sie wahrscheinlich nicht auf die Schaltkreise zurückzuführen, die den SW-REMP-Wechsel verursachen. Sechstens: Welche Rolle spielt der Isthmuskomplex bei SW-REMP-Übergängen? Imc-Läsionen zeigten einen Rückgang des REMP und einen gleichzeitigen Anstieg des SW-Schlafs, was auf eine Interaktion mit Schaltkreisen hinweist, die den ultradianen Schlafzyklus steuern. Wie werden schließlich die Aktivitäten zwischen Isthmi und Claustra im Wachzustand koordiniert, wenn man bedenkt, dass die Gehirnaktivität während des REMP-Schlafs der im Wachzustand am ähnlichsten ist9,17?

Daher scheint das Claustrum – ein gut beschriebener44,49 aber funktionell kaum verstandener Bereich des Telencephalons – eine Rolle im SW-Schlaf bei Reptilien und Säugetieren zu spielen21,50 und spiegelt die kompetitive Gehirndynamik während des REMP-Schlafs (dieser Artikel) mit Ursprung wider im Mittelhirn. Eine gegenphasige Aktivität zwischen den beiden Hemisphären wurde bei laufenden Nagetieren und während der REM-Phase mit schnellen Rhythmen (140-Hz-Splines) im oberflächlichen retrosplenialen Kortex6 festgestellt, die Mechanismen, die dieser Beziehung zugrunde liegen, sind jedoch unbekannt. Die relative Einfachheit des Reptilienmodells könnte daher dazu beitragen, nicht nur einige Mechanismen des Schlafs, sondern auch einige Funktionen des Klaustrums und des Mittelhirns im Schlaf aufzudecken.

Schließlich unterstreichen unsere Daten den Wert der Untersuchung des Schlafs von Nicht-Säugetieren. Der Vergleich von Schlafstadien (z. B. SW und REM), elektrophysiologischen Wellenformen (z. B. SWRs) oder sogar Gehirnbereichen (z. B. dem Claustrum) bei entfernten Arten kann schwierig sein; Tatsächlich stammt die Terminologie des Schlafs aus Daten von Menschen und Katzen, die zu vergleichenden Phänomene sind in der Regel multiparametrisch und der Schlaf ist selbst bei Säugetieren polymorph. Artenübergreifende Übereinstimmungen sind daher oft nur teilweise. Doch durch den Datenvergleich mit umfassenden und immer präziseren Ansätzen können Hypothesen über strukturelle Homologien nun zumindest bei Wirbeltieren genauer überprüft werden. Dies sollte uns wiederum dabei helfen, zu bestimmen, welche phänotypischen und mechanistischen Eigenschaften des Schlafs bei allen Arten gemeinsam sind, wie sie zu Divergenz oder Konvergenz kamen und schließlich, ob sie ähnliche Funktionen erfüllen.

Eidechsen (P. vitticeps) beiderlei Geschlechts mit einem Gewicht von 150–250 g wurden aus unserer Institutskolonie entnommen und nach Größe, Gewicht und Gesundheitszustand ausgewählt. Die Eidechsen wurden in unserer hochmodernen Tierhaltung untergebracht. Alle Versuchsverfahren wurden von der zuständigen Tierschutzbehörde (Regierungspräsidium Darmstadt, Deutschland) genehmigt und gemäß den strengen Bundesrichtlinien für die Verwendung und Pflege von Labortieren (Genehmigungsnummern V54-19c20/15-F126/1005_1011 und 2006) durchgeführt.

Vierundzwanzig Stunden vor der Operation wurden den Echsen Analgetika (Butorphanol, 0,5 mg kg-1 subkutan; Meloxicam, 0,2 mg kg-1 subkutan) und Antibiotika (Marbofloxacin, Marbocyl, 2 mg kg-1) verabreicht. Am Tag der Operation wurde die Anästhesie mit 5 % Isofluran eingeleitet und nach der Intubation mit Isofluran (1–4 Vol.-%) aufrechterhalten. Die Eidechsen wurden in einen stereotaktischen Apparat gelegt, nachdem eine tiefe Anästhesie (Fehlen eines Hornhautreflexes) gewährleistet war. Die Körpertemperatur während der Operation wurde mithilfe eines Heizkissens und eines Ösophagus-Temperaturfühlers auf 30 °C gehalten. Die Herzfrequenz wurde kontinuierlich mit einem Doppler-Flow-Detektor überwacht. Die den Schädel bedeckende Haut wurde vor der Entfernung mit einem Skalpell mit 10 % Povidon-Jod-Lösung (Betai-NE) desinfiziert. Um die verschiedenen Bereiche von Interesse zu erreichen, wurde ein Schädelfenster geschaffen. Anschließend wurden die Dura und die Arachnoidea mit einer feinen Pinzette und Schere entfernt. Die Pia wurde vorsichtig über dem Bereich der Elektrodeneinführung entfernt (dorsaler Kortex für Claustrum und Opticus tectum für Imc-Aufzeichnungen). Der freigelegte Schädel wurde mit einer Schicht aus UV-härtendem Kleber bedeckt und die abisolierten Enden der isolierten Edelstahldrähte wurden subdural mit UV-härtendem Kleber befestigt, um als Referenz und Erdung zu dienen.

Siliziumsonden wurden auf einem Nanodrive (Cambridge Neurotech) montiert und zum Einführen an einem stereotaktischen Adapter befestigt. Am Tag nach der Operation wurden die Sonden langsam in das Gewebe abgesenkt (Klaustrum: 0,8–1,2 mm; Imc: 2,5–3,0 mm). Für Imc-Aufnahmen wurde die Sonde über zwei bis drei Tage in kleinen Schritten vorgeschoben, bis das Signal begann, die gebietstypische Signatur zu zeigen.

Das Gehirn wurde mit Duragel (Cambridge Neurotech) bedeckt, gefolgt von Vaseline, und die Sonden wurden mit UV-härtendem Kleber befestigt. Nach der Operation wurden die Eidechsen aus dem stereotaktischen Apparat befreit und auf einem auf 30 °C eingestellten Heizkissen belassen, bis sie sich vollständig von der Narkose erholt hatten.

Zwei bis drei Tage vor der Operation wurden die Eidechsen an eine Schlafarena gewöhnt, die wiederum in einem 3 × 3 × 3 m großen, elektromagnetisch abgeschirmten Raum untergebracht war. Eine Stunde vor dem Ausschalten des Lichts (toff = 18:00/19:00 Uhr, Winter/Sommer) wurden Eidechsen in die Arena gesetzt und dort über Nacht schlafen und sich natürlich verhalten. Sie wurden 3 bis 4 Stunden nach dem Einschalten des Lichts (Tonne = 06:00/07:00 Uhr, Winter/Sommer) in ihr Heimterrarium zurückgebracht. Anschließend erhielten die Eidechsen Futter und Wasser. Die Experimente wurden bei einer konstanten Raumtemperatur von etwa 21,5 °C durchgeführt.

Bei den Elektroden handelte es sich entweder um 32-Kanal-Siliziumsonden (NeuroNexus; 50 μm Abstand, 177 μm2 Oberfläche für jede Stelle; in 2 Reihen mit 16 Kontakten) oder Neuropixels 1.0-Sonden51. Aufnahmen mit 32-Kanal-Sonden wurden mit einem Cheetah Digital Lynx SX-System und HS-36-Kopfbühnen wie zuvor beschrieben21 durchgeführt. Die Signale wurden mit 32 kHz abgetastet und IronClust mit manueller Kuration wurde für die Spike-Sortierung verwendet (https://github.com/flatironinstitute/ironclust#readme). Neuropixeldaten wurden nominell bei 30 kHz mit der SpikeGLX-Software (http://billkarsh.github.io/SpikeGLX/) erfasst. Die tatsächliche Sampling-Frequenz schwankte bei verschiedenen Aufnahmestationen leicht und konnte während der Aufnahme variieren. Die von mehreren Sonden erfassten Daten wurden durch lineare Interpolation synchronisiert, wobei als Referenz ein gemeinsames 1-Hz-Rechteckwellensignal verwendet wurde, das mit allen Sonden aufgezeichnet wurde.

Aktionspotentiale wurden mit Kilosort2 (Ref. 52; https://github.com/MouseLand/Kilosort) und der Ecephys-Pipeline (https://github.com/jenniferColonell/ecephys_spike_sorting) sortiert; Cluster wurden manuell in Phy kuratiert (https://github.com/cortex-lab/phy).

Zur Vorbereitung der Imc-Läsionsexperimente entfernten wir vorsichtig die Pia, die über dem optischen Tectum lag, und führten eine abgeschrägte Quarzmikropipette in einem Winkel von 6–8° zur vertikalen Achse bis zu einer Tiefe von 2.700–2.900 μm ein. IBA (200–350 nl; 10 μg μl-1 in phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS), pH 7,2) wurde mit einer Geschwindigkeit von 50–100 nl/min (UMP3, World Precision Instruments) injiziert. Die Injektionspipette wurde 3–5 Minuten nach Ende der Injektion zurückgezogen.

Die kortikalen Schichten von Pogona liegen über den Seitenventrikeln und können mit einer chirurgischen Schere entfernt werden. Vor dieser Operation wurden die darüber liegende Pia und das Gefäßsystem entfernt und die Blutung mit einer Pinzette gestillt. Bei chirurgischen Läsionen der Amygdala haben wir zunächst die Kortikalisschicht und dann die Amygdala (zusammen mit den kaudalen Teilen des DVR) mit einer feinen Pinzette und Schere entfernt.

Silikonsonden wurden beidseitig über den beiden Klaustra positioniert und die Aufzeichnungen wurden jede Nacht von einem bis sechs Tagen nach der Operation durchgeführt. Die Auswirkungen der Imc-Läsion konnten 24 Stunden nach der Operation beobachtet werden und blieben danach stabil. Am Ende des Experiments wurde die Eidechse eingeschläfert und ihr Gehirn geschnitten und zur histologischen Bestätigung der Läsion mit Nissl gefärbt.

Um verzögerte Kreuzkorrelationen zwischen zwei Kanälen zu berechnen (z. B. Abb. 2e), wurden die Signale zunächst auf 1 kHz heruntergesampelt, auf 40 Hz tiefpassgefiltert und mit einem Z-Score versehen. Verzögerte Kreuzkorrelationen wurden für die erste Ableitung der resultierenden Zeitreihe mit einem Schiebefenster von 10 s berechnet, das in 100-ms-Schritten gescrollt wurde. Kreuzkorrelationen wurden auf den Wert ihres 99,9 %-Perzentils normalisiert.

Um die Verzögerungen abzuschätzen, die die Beziehung zwischen zwei Signalen am besten darstellen, haben wir Verteilungen von Spitzenkorrelationsverzögerungen extrahiert (z. B. Abb. 2d). Wir haben für jeden Zeitpunkt in der verzögerten Kreuzkorrelation die Verzögerung ermittelt, die dem Maximalwert entspricht, und so eine Zeitreihe von Verzögerungen erstellt. Um Zeiträume mit hoher Korrelation zu isolieren, haben wir nur Verzögerungen beibehalten, die Korrelationswerten im obersten 75-Prozent-Perzentil entsprechen. Um Grenzartefakte zu vermeiden, die aus einer endlichen Untersuchung von Verzögerungen resultieren, haben wir diejenigen an den Extremen des Bereichs entfernt (z. B. –51 ms und +51 ms in Abb. 2d).

Um die momentane Führung zwischen zwei Kanälen zu bewerten, haben wir ihre Kreuzkorrelation mithilfe der Verzögerungen extrahiert, die den Modi der Verteilung der Spitzenkorrelationsverzögerungen entsprechen (–20 ms und +20 ms in Abb. 3b). Vor dem Extrahieren der Kreuzkorrelation haben wir die Signale wie oben beschrieben verarbeitet und dann ihre erste Ableitung so beschnitten, dass sie kleiner oder gleich Null ist. Beachten Sie, dass die resultierende Kreuzkorrelation größer oder gleich Null sein muss. Anschließend haben wir den Logarithmus zur Basis 10 der resultierenden Kreuzkorrelationswerte gebildet

Dabei ist w das 10-s-Gleitfenster und c0 und c1 die ersten Ableitungen der beiden oben beschriebenen Kanäle. Um Dominanzperioden zu definieren (Abb. 3), haben wir manuell lineare Schwellenwerte für den −20-ms-Score und den +20-ms-Score ausgewählt. Um eine Überfragmentierung aufgrund des lauten Überschreitens dieser Schwellenwerte zu vermeiden, haben wir Umwege ignoriert, die für kurze Zeit (weniger als 3 s) einen einzelnen Zustand verließen und wieder in ihn eintraten.

Um REMP- und SW-Schlafperioden zu definieren, haben wir die Leistung des LFP-Signals im Betaband (12–30 Hz) mit einem 10-s-Schiebefenster in 1-s-Schritten extrahiert. Wir betrachteten Perioden mit einer Beta-Power über dem 15. Perzentil als REMP-Schlafperioden. Um eine übermäßige Fragmentierung aufgrund des lauten Überschreitens dieser Schwelle zu vermeiden, haben wir Umwege ignoriert, die für kurze Zeit (weniger als 15 s) denselben Zustand verließen und wieder in ihn eintraten.

Um die für die REMP-Aktivität von Claustrum typischen SNs zu erkennen, haben wir das Signal zunächst auf 40 Hz tiefpassgefiltert und seine erste und zweite Ableitung extrahiert. Anschließend haben wir Peaks in der resultierenden Zeitreihe extrahiert. Wir betrachteten ein potenzielles SN als Triplett von Peaks: einen negativen Peak der zweiten Ableitung, gefolgt von einem negativen Peak der ersten Ableitung und einem positiven Peak der zweiten Ableitung. Der erste und der letzte Peak entsprechen dem Beginn und dem Ende der Abwärtsphase eines SN; Wir haben sie verwendet, um Amplitude und Dauer zu berechnen (Abb. 1b, c). Um falsch positive Ergebnisse aus diesem Satz potenzieller SNs zu entfernen, haben wir die Verteilung des Rauschens geschätzt und nur die SNs mit einer geringen Wahrscheinlichkeit (P < 0,025) auf der entsprechenden kumulativen Verteilungsfunktion (CDF) mit negativer Amplitude und Dauer genommen. Um die Verteilung des Rauschens – also der kleinen LFP-Ablenkungen, die von unserer Methode fälschlicherweise als SNs identifiziert wurden – abzuschätzen, haben wir das Signal mit −1 multipliziert und den gleichen Prozess der Triplett-Peak-Erkennung wiederholt. Dies entsprach dem Versuch, scharfe positive Ausschläge zu erkennen, die im Signal nicht vorhanden waren. Folglich waren alle durch unsere Triplett-Peak-Erkennung erkannten positiven Ereignisse das Ergebnis von LFP-Rauschen. Anschließend haben wir diese fälschlicherweise identifizierten positiven Ereignisse verwendet, um Mindestschwellenwerte für Amplitude und Dauer der ursprünglich erkannten SNs festzulegen.

Um bilaterale Paare potenzieller SNs abzugleichen, haben wir jedes Paar anhand des Werts der verzögerten Kreuzkorrelation zum entsprechenden Zeitpunkt und zur entsprechenden Verzögerung bewertet. Die verzögerte Kreuzkorrelation wurde mit einem Fenster von 100 ms berechnet (siehe „Kreuzkorrelationen“) und mit einem exponentiellen Kernel mit einer Zeitkonstante von 10 ms multipliziert. Anschließend haben wir algorithmisch die optimale Kombination potenzieller SN-Paare ermittelt, die die Gesamtsumme dieser Punktzahl maximiert. Beachten Sie, dass es für eine SN möglicherweise nur eine Übereinstimmung gibt und dass einige möglicherweise keinen passenden Partner haben. Paare potenzieller SNs wurden anhand der Rausch-CDF bewertet und akzeptiert, wenn mindestens eines der beiden potenziellen SNs eine niedrige Nullwahrscheinlichkeit aufwies (P < 0,05).

Der SN-Erkennungs- und Matching-Prozess wurde in aufeinanderfolgenden Abschnitten von 1 Stunde Dauer durchgeführt.

Für Ex-vivo-Nachverfolgungsexperimente (Extended Data Abb. 6) wurden Eidechsen mit Isofluran, Ketamin (60 mg kg−1) und Midazolam (2 mg kg−1) tief betäubt. Nach dem Verlust des Hornhautreflexes wurden die Eidechsen enthauptet und ihre Köpfe sofort in eisgekühlte künstliche Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit (aCSF) (126 mM NaCl, 3 mM KCl, 1,8 mM CaCl2, 1,2 mM MgCl2, 24 mM NaHCO3, 0,72 mM NaH2PO4) getaucht und 20 mM Glucose). Anschließend durchströmten wir die Gehirne mit gekühltem aCSF, extrahierten sie und entfernten vorsichtig die Pia über den Injektionsstellen. Neurobiotin (5–10 % gelöst in Phosphatpuffer) wurde durch Glasmikropipetten und Iontophorese verabreicht, wobei 2–10 Minuten lang 5-µA-Stromimpulse (5 s an, 5 s aus) angelegt wurden. Nach der Injektion wurden die Gehirne 15–20 Stunden lang bei Raumtemperatur in aCSF eingetaucht, um den Transport des Tracers zu ermöglichen, bevor sie 24–48 Stunden lang bei 4 °C in 4 % Paraformaldehyd in PBS überführt wurden. Nach der Fixierung wurden die Gehirne für mindestens 48 Stunden bei 4 °C in 30 % Saccharose getaucht. Mit einem Kryostaten wurden Quer- oder Horizontalschnitte mit einer Dicke von 70 μm erstellt und Neurobiotin mit Streptavidin, Alexa Fluor 568, nachgewiesen.

Statistische Tests wurden mit dem Standard-Python-Paket scipy (v.1.6.2) durchgeführt. P-Werte gleich Null weisen auf Werte hin, die zu klein sind (<5 × 10−324), um mit einem Standard-Float64 berechnet zu werden, und resultieren aus der großen Anzahl von Stichproben in unseren Aufzeichnungen.

Zur Bestimmung der Stichprobengröße wurden keine statistischen Methoden verwendet. Die Experimente waren nicht randomisiert und die Forscher waren hinsichtlich der Zuordnung während der Experimente und der Ergebnisbewertung nicht blind.

Weitere Informationen zum Forschungsdesign finden Sie in der mit diesem Artikel verlinkten Nature Portfolio Reporting Summary.

Daten werden auf begründete Anfrage zur Verfügung gestellt.

Analysecode ist verfügbar unter: https://brain.mpg.de/research/laurent-department/software-techniques.

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Referenzen herunterladen

Wir danken E. Northrup, N. Vogt und G. Wexel für die tierärztliche Betreuung; E. Joesten, T. Klappich, M. Lange und M. de Vries für Reptilienpflege; A. Arends, M. Klinkmann, J. Knop, A. Macias Pardo und C. Thum für technische Unterstützung; T. Gallego-Flores für seinen Beitrag zu In-situ-Färbungen; S. Weiss für seine Hilfe bei der Einrichtung von Neuropixels-Aufnahmen; L. Puelles für Feedback zur Identität und mesenzephalen Herkunft des Imc; L. Faraggiana, J. Gjorgjieva und H. Norimoto für Diskussionen; und D. Evans und H. Ito für ihre Kommentare zum Manuskript. Diese Arbeit wurde von der Max-Planck-Gesellschaft (GL), dem Europäischen Forschungsrat im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union (Grant Agreement Nr. 834446) (GL) und der DFG (CRC1080) (GL) gefördert. LAF wurde durch ein EMBO-Langzeitstipendium (ALTF 421-2017) unterstützt.

Open-Access-Förderung durch die Max-Planck-Gesellschaft.

Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt, Deutschland

Lorenz A. Fenk, Juan Luis Riquelme & Gilles Laurent

Fakultät für Lebenswissenschaften, Technische Universität München, Freising, Deutschland

Juan Luis Riquelme

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LAF und GL haben das Projekt entworfen. LAF führte die Experimente durch. Alle Autoren diskutierten und interpretierten die Ergebnisse. JLR und LAF analysierten die Daten und erstellten die Zahlen. GL verfasste das Manuskript mit Beiträgen von JLR und LAF und überwachte das Projekt.

Korrespondenz mit Lorenz A. Fenk oder Gilles Laurent.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Nature dankt Paul-Antoine Libourel und den anderen, anonymen Gutachtern für ihren Beitrag zum Peer-Review dieser Arbeit. Peer-Reviewer-Berichte sind verfügbar.

Anmerkung des Herausgebers Springer Nature bleibt hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

a, Verteilungen von Inter-Event-Intervall (IEI), SN-Dauer und Amplitude für 9 Aufzeichnungen und 3 Tiere. Die IEI-Verteilung wurde bei 150 ms abgeschnitten. b, SN-Rate (Hz) und entsprechende normalisierte Beta-Leistung für eine Aufnahme. Jeder Punkt entspricht einer Probe, die jede Sekunde in einem Schiebefenster von 10 Sekunden für 9 Stunden Schlaf entnommen wird. c, lineare Anpassung an die SN-Rate und die normalisierte Beta-Leistung wie in b über alle 9 Aufzeichnungen hinweg. d, Verteilung von Pearsons r linearer Anpassungen in c, die eine sehr hohe Korrelation von SN-Rate und Beta-Leistung zeigt. e, extrazelluläre SN-Potenziale fallen mit phasischem und synchronisiertem Feuern in Claustrum-Einheiten zusammen. Daten wie in Abb. 1e, jedoch Daten von einem anderen Tier, mit beidseitiger Claustrum-Aufzeichnung. Oben: 128.453 (links) und 123.798 (rechts) SNs zusammen mit den mittleren Wellenformen (fett). Histogramme: Verteilungen der Spitzenzeiten in 10 Einheiten, aufgezeichnet im linken Claustrum, relativ zur Spitzenzeit |dV/dt| der SNs (rot gepunktete Linie), die entweder ipsilateral (links) oder kontralateral (rechts) erkannt wurden. Rechte Spalte: Beachten Sie Spitzen um –20 ms und +20 ms, die Zeiträumen entsprechen, in denen die kontralaterale bzw. die ipsilaterale Seite voreilt. Beachten Sie auch, dass die Spitzen höher sind, wenn das kontralaterale Claustrum vorangeht (die Seite, von der aus die gezeigten Spitzen aufgezeichnet werden), was mit einem größeren synaptischen Antrieb und SNs mit größerer Amplitude in der dominanten Hemisphäre vereinbar ist (vgl. Abb. 2c–f).

a, LFP-Kurven aus der in Abb. 2a gezeigten gepaarten Aufzeichnung mit ihren Bandspektrogrammen (0, 1–100 Hz). Beachten Sie, dass das Betaband zur Definition von Beginn und Offset von REMP verwendet wird. b, Durchschnittswerte (blau) von 1.000 zufällig ausgewählten SWRPs über 9 Stunden Schlaf, zusammen mit dem SWR-ausgelösten durchschnittlichen LFP (rot) auf der kontralateralen Seite (schattierte Bereiche: Standardabweichung). Einzelheiten zum Imc und seiner Identifizierung finden Sie in Abb. 4 und Erweiterte Daten in Abb. 6. c, Entsprechende Auto- und Kreuzkorrelogramme für die Tiere I–V in b. Beachten Sie flache Kreuzkorrelogramme.

a, Kreuzkorrelation zwischen linker und rechter Claustra für vier Tiere und jeweils neun Stunden Schlaf. Der schattierte Bereich (Tier IV) entspricht dem in Abb. 2e gezeigten Segment. b, Aufnahmeorte in der linken und rechten Klaustra, für zwei repräsentative Beispiele. Links, schematische Darstellung der Aufnahmekonfiguration. Mitte und rechts: Querschnitte durch das vordere Telencephalon (Dunkelfeldbild), die die Aufnahmestellen (rot gepunktete Linie) hervorheben, die durch elektrolytische Läsionen und auf die Rückseite der Siliziumsonden aufgetragenen DiI-Farbstoff identifiziert werden können.

a, Entwicklung der Dominanzperioden über aufeinanderfolgende REMP-Zyklen für vier Tiere und jeweils neun Stunden Schlaf. Jeder Punkt stellt die Zeit der Hauptdominanzperiode für einen Zyklus dar, relativ zur Mitte dieses Zyklus (blau, links; rot, rechts). Linien bilden Durchschnittswerte in einem 12-Minuten-Fenster. Beachten Sie die Reihenfolge innerhalb von REMP und ihre Dauer schwankt mit langsamer Dynamik, die länger als ein einzelner REMP-Zyklus ist. b, Autokorrelationen der laufenden Durchschnittswerte in a. Beachten Sie, dass Tiere häufig nach etwa 30 Minuten positive Korrelationen aufweisen.

a,b, Identifizierung kontralateraler Eingaben und Verteilung von GFP-markierten Neuronen im Vorderhirn nach Injektion von rAAV2-retro in das Pogona claustrum auf einer Seite. a: Querschnitte durch das Telencephalon, die eine sehr spärliche Markierung im kontralateralen Kortex (oben) und eine dichte Markierung von Neuronen in der kontralateralen Amygdala zeigen. b, Horizontalschnitt durch das Tel- und Mesencephalon, der den kontralateralen Input von der Amygdala zeigt. Beachten Sie auch das Fehlen markierter Zellen im kontralateralen Claustrum (innerhalb der gepunkteten Linie; rosa Fluoreszenz: Hippocalcin). c, Verteilungen der Peak-Korrelationsverzögerungen zwischen der linken und rechten Claustra für vier Tiere mit Kortexläsionen. d, wie in c, jedoch für Amygdala-Läsionen. Beachten Sie, dass wir die Kortikalisschicht vor der Injektion von IBA bei exzitotoxischen Läsionen und vor der chirurgischen Entfernung der Amygdala entfernt haben. Zusätzliche Läsionen wurden am angrenzenden DVR und Teilen des Striatums vorgenommen. Keines davon beeinträchtigte den scheinbaren Wettbewerb zwischen den Klauseln. e: Querschnitte auf Höhe des Claustrums und des weiter kaudalen Telencephalons, die die Aufnahmeorte (rote Kreise, oben) und das beidseitige Fehlen von Kortikalis entlang der rostro-kaudalen Achse (oben und unten) zeigen. f, Nissl-Färbungen von Querschnitten auf Höhe des Claustrums und des kaudalen Telencephalons, vergleichbar mit e. Angegeben sind die ungefähren Positionen der beidseitig verletzten Amygdala und anderer Gehirnbereiche.

a: Nissl-Färbung eines horizontalen Abschnitts des Pogona-Gehirns. Imc und Ipc befinden sich am Übergang zwischen Mittel- und Hinterhirn und sind auf der rechten Hemisphäre hervorgehoben (schwarz gepunktete Ellipsoide). b: Fluoreszierende Nissl-Färbung (blau) eines horizontalen Schnitts durch das Mittelhirn plus IPC (Mittelhirn-Hinterhirn-Übergang). Beachten Sie die kleinen, cholinergen Zellkörper, die für den Ipc charakteristisch sind (grün), und die cholinergen Fasern, die sich in das Optic tectum (OT; oberer Colliculus bei Säugetieren) erstrecken. Eine Neurobiotin-Injektion markierte große Zellkörper im Imc (rot), deren Axone den Ipc innervieren. c, Retrograde Markierung von Zellkörpern im Imc (links) und Ipc (rechts) nach Injektion von Neurobiotin in den OT. d, Retrograde Markierung von Zellkörpern im Ipc (links) und OT (rechts) nach Injektion von Neurobiotin in den Ipc. Beachten Sie auch die feinen Verzweigungen neuronaler Prozesse im OT, die wahrscheinlich den „Pinsel“-Axonterminals des IPC entsprechen, die zuvor beschrieben wurden53, und von denen später gezeigt wurde, dass sie eine fokale, wiedereintretende Verstärkung des retinalen Inputs in den OT bewirken. e, Retrograde Markierung von Zellkörpern im OT nach Injektion von Neurobiotin in den Imc. f, Sagittalschnitt durch das laterale Mittelhirn und Ipc. Doppelte In-situ-Hybridisierung mit Vglut2- und Vgat-Sonden. g, Übersichtsdiagramm der in b–e dargestellten ipsilateralen Verbindungen; Expression der in f und Abb. 4c gezeigten Markergene.

a, Schematische Darstellung der Aufnahmekonfiguration, mit zwei Neuropixels-Sonden beidseitig im Claustrum und einer Sonde, die in den linken Imc eingeführt wird. b, Verteilungen der Peak-Korrelationsverzögerungen zwischen linkem und rechtem Claustrum (oben), linkem Claustrum und linkem Imc (Mitte) und rechtem Claustrum und linkem Imc (unten). Daten für drei Nächte desselben Tieres; Durchschnitt rot dargestellt. c, Kreuzkorrelationen für eine der Nächte und 3 Stunden Schlaf entsprechend den Histogrammen in b (Zeilen). Beachten Sie die Bänder maximaler Korrelation, die mit einer gepunkteten Linie hervorgehoben sind und den Spitzen der in b gezeigten Histogramme entsprechen. d, Schematische Darstellung der Aufzeichnungskonfiguration, zeigt eine Sonde im linken Claustrum und zwei weitere Sonden, die bilateral in den Imc implantiert sind. Gepunktete Linien geben ungefähre Orte an, an denen die in j gezeigten Abschnitte entnommen wurden. e, Verteilungen der Peak-Korrelationsverzögerungen zwischen dem linken Claustrum und dem linken Imc (oben) sowie dem linken Claustrum und dem rechten Imc. Daten für drei Nächte; Durchschnitt rot dargestellt. f, Kreuzkorrelationen für eine Nacht und drei Stunden Schlaf entsprechend den Histogrammen in e (Zeilen). g, Mittlere Feuerraten mutmaßlicher IMC-Einheiten, bilateral aufgezeichnet und für verschiedene Zeiträume während einer Nacht angezeigt. Beachten Sie die periodischen Anstiege der Spitzenaktivität, die einzelnen REMP-Zyklen entsprechen, getrennt durch Perioden relativ geringer Aktivität im linken (grün) und rechten (schwarz) Imc, entsprechend SW. Der schattierte Bereich hebt den in Abb. 4k gezeigten REMP-Zyklus hervor. Beachten Sie auch die anhaltend höhere Feuerrate des rechten Imc während fünf aufeinanderfolgender REMP-Zyklen in der Zeit ab 4:30 Uhr (unteres Bild). Dies steht im Einklang mit der Beobachtung, dass ein Claustrum dazu neigt, in den letzten 2–3 Stunden der Nacht mehrere Zyklen lang zu dominieren und die Führung zu übernehmen, wie in Abb. 3d dargestellt. h, Werte der Kreuzkorrelation zwischen linkem Claustrum und ipsilateralem versus kontralateralem Imc. Jeder Punkt stellt eine Probe dar, die alle 100 ms während des REMP-Schlafs (n = 130.911; 9 Stunden Schlaf) entnommen wird. Beachten Sie, dass die Stichproben entlang der Achsen verteilt sind und im oberen rechten Quadranten (1,1) keine Punkte vorhanden sind, was auf einen gegenseitigen Ausschluss hinweist. Pearsons r = −0,149, P = 0,0. Vergleichen Sie auch mit f, bei dem die CLA-Aktivität nur mit einem Imc und nicht mit beiden gleichzeitig korreliert. i, Feuerraten des linken und rechten Imc. Jeder Punkt stellt eine Probe dar, die alle 100 ms während des REMP-Schlafs (n = 130.911; 9 Stunden Schlaf) entnommen wird. Pearsons r = −0,224, P = 0,0. j, Fluoreszierende Nissl-Färbungen von Querschnitten, die die Aufnahmestellen im linken Claustrum und im IMC beidseitig hervorheben.

a, einseitige Imc-Läsion. Dargestellt sind die Kreuzkorrelationen zwischen der linken und rechten Claustra für 9 Stunden Schlaf, zusammen mit der normalisierten Beta-Leistung für beide Claustra oben. Die schattierten Bereiche geben die in Abb. 5c dargestellten Zeiträume an. b: Nissl-Färbungen von Querschnitten auf Höhe des Claustrums (linke Spalte) und des Imc (mittlere und rechte Spalte) für drei Tiere mit einseitigen IBA-induzierten Läsionen. Beachten Sie die Imc-Läsionen und den Zellkörperverlust nach der Injektion von IBA sowie die Aufzeichnungsstellen in der Claustra, die durch elektrolytische Läsionen (rote gepunktete Linie) identifiziert werden.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Fenk, LA, Riquelme, JL & Laurent, G. Interhemisphärischer Wettbewerb im Schlaf. Natur 616, 312–318 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05827-w

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Eingegangen: 28. Juni 2022

Angenommen: 10. Februar 2023

Veröffentlicht: 22. März 2023

Ausgabedatum: 13. April 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-05827-w

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