發(fā)布時(shí)間：2021-06-28 06:01

　　結(jié)合已有關(guān)于突觸噪聲輸入下神經(jīng)元放電形式現(xiàn)象的研究,建立一個(gè)類似生理?xiàng)l件下的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元膜特性的數(shù)學(xué)模型。該模型再現(xiàn)了有無(wú)突觸噪聲兩種情況下的神經(jīng)元放電的基本形式,在含有噪聲輸入情況下再現(xiàn)了膜振蕩的現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上分別對(duì)上述兩種情況神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢坏膫�(gè)數(shù)、幅度以及閾值作了定量描述。與雙斜坡刺激相比,興奮性突觸輸入增加動(dòng)作電位個(gè)數(shù)約為16個(gè),但是興奮閾值增加;抑制性突觸輸入減少動(dòng)作電位個(gè)數(shù)約為19個(gè),興奮閾值減小。在抑制性噪聲輸入和混合突觸輸入的情況下,動(dòng)作電位幅度增量明顯比雙斜坡刺激的要小,其平均值分別下降為0.68、0.33 mV。該數(shù)學(xué)模型能夠很好地模擬電生理實(shí)驗(yàn)過程中神經(jīng)元含有膜振蕩的動(dòng)作電位現(xiàn)象,這對(duì)后續(xù)電生理神經(jīng)元的分析以及細(xì)胞放電的病理研究提供了手段與依據(jù)。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志. 2020,37(04)CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

含有5個(gè)部分的神經(jīng)元模型

利用兩種輸入模式對(duì)神經(jīng)元的興奮性進(jìn)行研究：一種是在神經(jīng)元上直接給予幅度為6 nA雙斜坡電流刺激（圖2a），其對(duì)應(yīng)神經(jīng)元的輸出如圖2b所示；另一種是在突觸噪聲輸入（分3類：興奮性突觸輸入、抑制性突觸輸入和混合突觸輸入，其中混合突觸輸入是指同時(shí)給予神經(jīng)元興奮性和抑制性突觸輸入）情況下給予雙斜坡刺激，噪聲的興奮性電導(dǎo)與抑制性電導(dǎo)的均值分別為0.03和0.02 mS（以下稱“突觸輸入”，如圖2d所示，未顯示雙斜坡電流刺激），其對(duì)應(yīng)神經(jīng)元的輸出如圖2e所示。與圖2b不相同的是圖2e產(chǎn)生的動(dòng)作電位是攜帶有膜電壓的振蕩（在動(dòng)作電位閾值附近）；圖2c和圖2f分別表示圖2b和圖2e第一個(gè)動(dòng)作電位的閾值（紅色箭頭）。2 結(jié)果

本研究模擬了突觸輸入下的膜電位的變化，比較了不同輸入條件下的動(dòng)作電位的個(gè)數(shù)、幅度、閾值的改變，研究背景噪聲輸入對(duì)興奮性神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢坏挠绊憽Ｑ芯堪l(fā)現(xiàn)不管是興奮性突觸輸入還是抑制性突觸輸入對(duì)動(dòng)作電位的幅度影響不大，但對(duì)動(dòng)作電位的閾值和個(gè)數(shù)產(chǎn)生了明顯的影響，這說明噪聲輸入調(diào)節(jié)了神經(jīng)元的放電頻率，而其放電頻率的變化直接反映了神經(jīng)元的興奮性的變化。總之，神經(jīng)元不同模式不同幅度的振蕩可以由具有一定分布的噪聲引起，從而去調(diào)節(jié)神經(jīng)元的興奮性。本研究通過電生理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用模型法再現(xiàn)了噪聲突觸輸入引起的神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢坏淖兓�，為以后真�?shí)神經(jīng)元電生理實(shí)驗(yàn)的開展提供了一種檢驗(yàn)與預(yù)測(cè)的手段。大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)電生理數(shù)據(jù)表明神經(jīng)元放電過程中攜帶著膜振蕩的信息。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因一方面是由于可興奮的神經(jīng)元在接收上行神經(jīng)元的信號(hào)（這種信號(hào)可以是興奮性或抑制性的信號(hào)；信號(hào)可以有強(qiáng)有弱），經(jīng)過許多信號(hào)混合后引起的膜振蕩，超過興奮性神經(jīng)元閾值的就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作電位；另一方面絕大多數(shù)神經(jīng)元與神經(jīng)元之間的聯(lián)系是通過突觸耦合在一起的，突觸前神經(jīng)元信息傳遞到突觸前膜上會(huì)引起大量的神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，這種化學(xué)遞質(zhì)經(jīng)過突觸后膜轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在突觸后神經(jīng)元上也就會(huì)檢測(cè)到膜的振蕩現(xiàn)象。后期還將會(huì)在離子通道水平對(duì)這些變化進(jìn)行深入研究。


本文編號(hào)：3253764