树突信号衰减的机理性研究

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探究神经元如何处理它们接收到的输入信息,从而产生能够激活其突触后神经元的动作电位对于理解大脑的工作方式至关重要。本论文主要研究了影响树突信号衰减的机制,研究结果使我们可以更加深入理解突触输入位置、树突放电(dendritic spikes)、树突直径等因素在神经元树突信号处理中扮演的角色。这些结果也能为探索树突整合突触输入的方式提供帮助,继而促进神经活动与行为间的联系方面的研究。具体而言,通过构建与真实快速放电篮状神经元的形态结构和相应生物物理数据一致的多房室动力学模型,对影响树突信号衰减的可能性机制进行了探究,得到了如下结果:1.突触电位在从远端树突向胞体的传递过程中会遭遇实质性的衰减,且衰减主要发生在远端树突部位,即距离胞体越远,树突的过滤效果也越强。2.突触处产生的局部兴奋性突触后电位(EPSP)的大小不仅与树突直径相关,也与能否激活树突上的电压依赖性离子通道,从而引发局部树突放电相关。通过对比在远端树突引发和未引发局部尖峰分别在胞体上产生的EPSP,我们发现树突尖峰虽然不能在树突中可靠的传播,但确实能向胞体传递额外的电荷,抵消一些由于树突电缆特性造成的严重过滤。3.树突直径的大小与其对突触输入的过滤作用呈反比,树突直径越小,突触输入在树突上的衰减则越大。在三种不同类型的树突分叉处的仿真结果显示,不论是在哪种类型的分叉处都未能观察到明显的电压衰减。猜测可能的原因是由于树突树的分叉导致的树突信号强烈衰减体现在树突分支的高频率上,神经元树突树存在的大量分支导致了衰减的量的积累,而在单独的树突分叉处表现的并不明显。
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