Performance limitations of relay neurons.

Araştırma özeti

Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by

Röle hücreleri duyusal sistemlerde yaygındır ve iki tür giriş alır: sürüş ve modülasyon. Sürüş girdisi, modülasyon girdisi iletim özelliklerini değiştirirken iletilmesi gereken alıcı alan özellikleri içerir. Örneğin, görsel talamus, retinadan görsel bir görüntüyü kodlayan sürüş girdileri alan ve retiküler aktive sisteminden ve görüntünün hangi yönlerinin algı için görsel kortekse geri iletileceğini kontrol eden görsel korteksin 6. katmanından gelen girdileri modüle eden röle nöronları içerir. Aktarılan şey, dikkat talepleri ve bir konunun hedefleri gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Bu makalede, bir röle hücresinin biyofiziksel tabanlı bir modelini analiz ediyoruz ve hücrenin nöronun elektrofizyolojik özelliklerinin, modülasyon girdisinin ve sürüş sinyali parametrelerinin bir fonksiyonu olarak bir sürüş girdisini ne kadar iyi ilettiğine dair analitik sınırlar oluşturmak için sistemler kuramsal araçlarını kullanıyoruz. Modülasyon girdisinin bir sinüsoidal sinyal sınıfına ait olduğunu ve sürüş girdisinin üstel bir dağılıma uyan darbeler arası düzensiz bir darbe treni olduğunu varsayıyoruz. Analizimiz, nöron sürüş giriş darbesi olmadan yükselmediği ve refrakter bir dönem sergilediği sürece herhangi bir [Formula: text] sipariş modeli için geçerlidir. Röle güvenilirliği üzerindeki sınırlarımız, ikinci ve üçüncü bir sipariş modelinin simülasyonu yoluyla elde edilen performansı içerir ve örneğin, modülasyon girdisinin frekansı artarsa veya DC ofset azalırsa rölenin arttığını öne sürer. Analizlerimiz ayrıca, nöronun biyofiziksel özelliklerinin (örneğin iyon kanal dinamikleri) duyusal bilginin uygun bir şekilde zamanlanmış rölesi için modülasyon girdisinde gerekli olan salınım modellerini nasıl tanımladığını da ilk kez göstermektedir. Tartışmamızda, sınırlarımızın (i) sağlıkta bazal gangliyonda (ii) Parkinson hastalığında (PD) ve (iii) tedavi edici derin beyin stimülasyonu sırasında PD'de deneysel olarak gözlemlenen nöral aktiviteyi nasıl öngördüğünü anlatıyoruz. Sınırlarımız ayrıca, farklı dikkat halleri sırasında talamustaki lateral geniculate çekirdeğinde ortaya çıkan farklı ritimleri de tahmin eder.

Özgün kaynak özetini okuyun

Relay cells are prevalent throughout sensory systems and receive two types of inputs: driving and modulating. The driving input contains receptive field properties that must be transmitted while the modulating input alters the specifics of transmission. For example, the visual thalamus contains relay neurons that receive driving inputs from the retina that encode a visual image, and modulating inputs from reticular activating system and layer 6 of visual cortex that control what aspects of the image will be relayed back to visual cortex for perception. What gets relayed depends on several factors such as attentional demands and a subject's goals. In this paper, we analyze a biophysical based model of a relay cell and use systems theoretic tools to construct analytic bounds on how well the cell transmits a driving input as a function of the neuron's electrophysiological properties, the modulating input, and the driving signal parameters. We assume that the modulating input belongs to a class of sinusoidal signals and that the driving input is an irregular train of pulses with inter-pulse intervals obeying an exponential distribution. Our analysis applies to any [Formula: see text] order model as long as the neuron does not spike without a driving input pulse and exhibits a refractory period. Our bounds on relay reliability contain performance obtained through simulation of a second and third order model, and suggest, for instance, that if the frequency of the modulating input increases or the DC offset decreases, then relay increases. Our analysis also shows, for the first time, how the biophysical properties of the neuron (e.g. ion channel dynamics) define the oscillatory patterns needed in the modulating input for appropriately timed relay of sensory information. In our discussion, we describe how our bounds predict experimentally observed neural activity in the basal ganglia in (i) health, (ii) in Parkinson's disease (PD), and (iii) in PD during therapeutic deep brain stimulation. Our bounds also predict different rhythms that emerge in the lateral geniculate nucleus in the thalamus during different attentional states.

Bilimsel değerlendirme

Araştırma sorusu

Sorunun kapsamı orijinal çalışma üzerinden değerlendirilir.

Yöntem ve örneklem

Çalışma tasarımı ve örneklem için kaynak makaleyi kontrol edin.

Temel bulgular

Bu kayıt için editoryal olarak onaylanmış bulgu özeti henüz yayımlanmadı.

Sınırlılıklar

Sonuçların genellenebilirliği, yanlılık ve klinik anlamı ayrıca incelenmelidir.

Bibliyografik veriden yöntem, örneklem veya klinik sonuç çıkarımı yapılmaz.