Traub R D, Miles R, Jefferys J G
IBM Research Division, T. J. Watson Research Center, Yorktown Heights, NY 10598.
J Physiol. 1993 Feb;461:525-47. doi: 10.1113/jphysiol.1993.sp019527.
构建了豚鼠海马区的体外计算机模型,其中包含100个锥体神经元。这种方法有助于理解被称为“发作间期棘波”的短暂(通常小于100毫秒)癫痫事件。本研究探讨持续时间更长(200毫秒及以上)的癫痫事件的细胞机制,这些事件可能代表短时间发作。每个神经元用一个包含六种电压依赖性离子电导的十九房室模型进行模拟。神经元通过兴奋性突触随机相互连接,每个突触施加一个快速的电压非依赖性α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸(AMPA)成分和一个较慢的电压依赖性N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)成分。每个神经元接收来自其他20个神经元的输入。
该模型能够响应突触噪声或单个神经元的刺激,产生一系列同步的群体爆发,初始(主要)爆发比后续(次要)爆发更长,以延长的超极化后电位结束。模拟的放电后电位类似于在海马切片用含有荷包牡丹碱(一种GABAA受体介导的突触抑制阻滞剂)的培养基灌注期间从锥体神经元实验记录到的电位。
模拟的放电后电位与以下实验结果一致:在一定范围的总NMDA电导内,AMPA受体的阻断将阻止同步放电的发生,而NMDA受体的阻断则相反,会消除次要爆发,只留下缩短且稍小的主要爆发。树突电位振荡与体细胞振荡同步发生。当中间神经元(一些产生GABAA介导的抑制性突触后电位,另一些产生GABAB抑制性突触后电位)被纳入模型时,同步事件的发生受到抑制,最显著的抑制作用来自GABAA抑制性突触后电位。
该模型预测:在每个次要爆发期间会出现树突钙峰;AMPA受体有助于维持次要爆发的同步性,并启动主要爆发;并且在总NMDA电导足够时,即使AMPA受体被阻断也能发生同步放电。
此外,该模型表明,初始爆发的持续时间部分由实验观察到的Ca2+进入与超极化后电位(AHP)电导峰值之间延迟决定,因此反映了单个锥体神经元的特性。具体而言,通过向顶端树突注入稳定的去极化电流,在单细胞模拟中会引发一个长的初始爆发后接短暂次要爆发的模式。当单细胞模型仅包括钙和钙依赖性电导时也会产生相同模式。(摘要截选至400字)