We employed high-density microelectrode arrays to investigate spontaneous firing patterns of neurons in brain circuits of the primary somatosensory cortex (S1) in mice. We recorded from over 150 neurons for 10[Formula: see text]min in each of eight different experiments, identified their location in S1, sorted their action potentials (spikes), and computed their power spectra and inter-spike interval (ISI) statistics. Of all persistently active neurons, 92% fired with a single dominant frequency — regularly firing neurons (RNs) — from 1 to 8[Formula: see text]Hz while 8% fired in burst with two dominant frequencies — bursting neurons (BNs) — corresponding to the inter-burst (2–6[Formula: see text]Hz) and intra-burst intervals (20–160[Formula: see text]Hz). RNs were predominantly located in layers 2/3 and 5/6 while BNs localized to layers 4 and 5. Across neurons, the standard deviation of ISI was a power law of its mean, a property known as fluctuation scaling, with a power law exponent of 1 for RNs and 1.25 for BNs. The power law implies that firing and bursting patterns are scale invariant: the firing pattern of a given RN or BN resembles that of another RN or BN, respectively, after a time contraction or dilation. An explanation for this scale invariance is discussed in the context of previous computational studies as well as its potential role in information processing.

中文翻译：

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自发活动脑回路中神经元放电和爆发的波动比例

我们采用高密度微电极阵列来研究小鼠初级体感皮层 (S1) 脑回路中神经元的自发放电模式。我们在 8 个不同实验中的每一个中记录了 150 多个神经元 10 [公式：见文本]分钟，确定了它们在 S1 中的位置，对它们的动作电位（尖峰）进行分类，并计算它们的功率谱和尖峰间间隔（ISI）统计. 在所有持续活跃的神经元中，92% 的神经元以单一的主频率发射——定期发射神经元 (RNs)——从 1 到 8 [公式：见文本]Hz，而 8% 的神经元以两个主频率发射——突发神经元 (BN)——对应于脉冲间（2-6[公式：见文本]Hz）和脉冲内间隔（20-160[公式：见文本]Hz）。RN 主要位于第 2/3 层和第 5/6 层，而 BN 位于第 4 层和第 5 层。在神经元中，ISI 的标准差是其均值的幂律，一种称为波动缩放的属性，对于 RN，幂律指数为 1，对于 BN，幂律指数为 1.25。幂律意味着发射和爆发模式是尺度不变的：给定 RN 或 BN 的发射模式分别类似于另一个 RN 或 BN 的发射模式，在时间收缩或扩张之后。在先前的计算研究及其在信息处理中的潜在作用的背景下讨论了对这种尺度不变性的解释。分别在一段时间收缩或扩张后。在先前的计算研究及其在信息处理中的潜在作用的背景下讨论了对这种尺度不变性的解释。分别在一段时间收缩或扩张后。在先前的计算研究及其在信息处理中的潜在作用的背景下讨论了对这种尺度不变性的解释。