Synaptische Amplifikation versus Bistabilität in der dendritischen Verarbeitung von Motoneuronen: Ein Top-Down-Modellierungsansatz

Es wurde gezeigt, dass Motoneuronen sowohl bistabiles Feuern als auch synaptische Amplifikation aufweisen. Beide Verhaltensweisen wurden im Allgemeinen einem einzigen Mechanismus zugeschrieben - dendritischen Plateau-Potenzialen, basierend auf L-Typ Ca(2+)-Leitfähigkeiten. Unsere jüngste Entdeckung eines schnellen Amplifikationsmodus stellt dies jedoch in Frage. Hier untersuchen wir die Möglichkeit, dass zwei Mechanismen diesen Verhaltensweisen zugrunde liegen, wobei einer ein langsamer Bistabilitätsmechanismus ist (d. h. die auf L-Typ Ca(2+)-Leitfähigkeiten basierenden dendritischen Plateaus) und der andere ein theoretischer schneller Amplifikationsmechanismus. Ein „Top-Down“-Motoneuronenmodell, das diese und andere Hypothesen berücksichtigte, wurde entwickelt, um diese Mechanismen zu erforschen. Das resultierende Endmodell zeigt gleichzeitig synaptische Amplifikation, Bildung von Plateau-Potenzialen, bistabile Feuermuster und Hysterese von Strom-Spannung (I-V) sowie Frequenz-Strom (F-I). Dieses Modell legt nahe, dass Amplifikation und Plateaus in denselben Dendriten/dendritischen Ästen gegenseitig ausschließend sind. Daher sagen wir voraus, dass die Plateau-Generierung nicht in allen dendritischen Ästen auftritt. Dies könnte leicht durch einen großen Grad an Variation in der Dichte von L-Typ Ca(2+)-Kanälen erreicht werden, von denen angenommen wird, dass sie die Plateau-Bildung in diesen Zellen unterstützen, mit dem zusätzlichen Vorteil, dass der Anfang des Plateaus über einen breiteren Spannungsbereich verteilt wird, wie experimentell beobachtet.