Fetz E E, Gustafsson B
J Physiol. 1983 Aug;341:387-410. doi: 10.1113/jphysiol.1983.sp014812.
将猫运动神经元中突触后电位(p.s.p.s)的形状与重复放电期间放电概率的变化时间过程进行了比较。通过电刺激外周神经纤维诱发兴奋性和抑制性突触后电位(e.p.s.p.s和i.p.s.p.s)。在运动神经元静止时,通过汇编膜电位的刺激后平均值来获得每个p.s.p.的形状。然后注入去极化电流以诱发重复放电,并获得运动神经元动作电位的刺激后时间直方图;该直方图揭示了刺激与动作电位序列之间互相关函数的主要特征(峰值和/或谷值)。将每个p.s.p.产生的互相关函数特征的时间过程与p.s.p.的形状及其时间导数进行比较。
研究了不同大小(0.15 - 3.1 mV,平均0.75 mV)和形状的e.p.s.p.s。互相关函数的主要峰值平均在e.p.s.p.开始后0.48毫秒出现,并在e.p.s.p.峰值前0.29毫秒达到最大值;在许多情况下,互相关函数峰值后跟着一个谷值,此时放电率低于基线率。互相关函数峰值相对于基线放电率的高度与e.p.s.p.s的幅度及其上升斜率的大小成比例增加(在这些数据中,幅度和上升斜率也相互协变)。
互相关函数峰值的平均半高宽(0.65±0.28毫秒(标准差))与e.p.s.p.导数的平均半高宽(0.55±0.33毫秒)比与e.p.s.p.s的半高宽(4.31±1.50毫秒)更吻合。简单e.p.s.p.s产生的互相关函数主要峰值的形状通常类似于e.p.s.p.上升的时间导数。对于较大的e.p.s.p.s,互相关函数峰值的形状与e.p.s.p.导数紧密匹配,而在明显的突触噪声中较小的e.p.s.p.s通常产生比其导数稍宽的互相关函数峰值。另一方面,峰值后的互相关函数谷值与e.p.s.p.的负斜率之间的匹配对于小的e.p.s.p.s比大的e.p.s.p.s更好;对于大的e.p.s.p.s,谷值期间放电率的下降通常限制在零。通过比较互相关函数的积分与e.p.s.p.的时间过程进一步测试了这些关系。对于大的e.p.s.p.s,互相关函数积分与e.p.s.p.的上升阶段相当吻合,尽管它低估了e.p.s.p.的下降速率。
在其上升阶段具有不同成分的复杂e.p.s.p.s通常产生的互相关函数峰值不能准确反映其时间导数中的特征。大的e.p.s.p.s的时间总和及其导数的总和是线性的,但产生的互相关函数峰值不是线性相加的;第二个互相关函数峰值通常比第一个小。然而,当小的e.p.s.p.s相加时,互相关函数峰值与e.p.s.p.导数更紧密匹配。
复合i.p.s.p.s产生主要的互相关函数谷值,随后是一个浅的补偿峰值。谷值的宽度延伸穿过i.p.s.p.的峰值,一直到i.p.s.p.的下降阶段。在谷值期间,放电率通常降至零。因此,大的i.p.s.p.s产生的主要互相关函数特征与i.p.s.p.的形状和/或其时间导数的任何线性组合都不相似。此外,互相关函数的积分与i.p.s.p.不相似。
主要观察结果与一个运动神经元模型一致,在该模型中,膜电位斜坡接近动作电位起始的电压阈值。在阈值附近,叠加在斜坡上的e.p.s.p.s将动作电位的发生提前到其上升阶段,产生一个类似于其时间导数的互相关函数峰值。突触噪声会增加采样e.p.s.p.峰值的概率,导致更宽的互相关函数峰值。i.p.s.p.s会将动作电位的发生延迟到其下降阶段。