Question:
Existe-t-il des neurones auto-excitants?
Hans-Peter Stricker
2017-06-28 13:34:33 UTC
view on stackexchange narkive permalink

J'ai deux questions concernant les neurones auto-excitants dans le cerveau.

  1. A-t-on observé directement des neurones auto-excitants, c'est-à-dire des neurones avec un axone terminal construisant une synapse avec l'un des ses propres dendrites.

  2. Est-ce que l'auto-excitation fonctionne?

Je suppose que l'auto-excitation ne peut fonctionner que lorsque le les constantes de temps suivantes s'emboîtent:

J'ai essayé d'estimer un temps d'exécution typique en prenant une longueur d'axone non atypique de 1 cm = 0,01 m et en le divisant par une vitesse de propagation nerveuse typique de 10 m / s, obtenant 0,001 s = 1 milliseconde. L'auto-excitation directe ne fonctionnerait pas car la synapse ne serait pas prête lorsque le signal d'auto-excitation arriverait.

Inverse: Seulement lorsque le temps d'exécution est plus long que les deux périodes réfractaires. pourrait fonctionner.

Encore une fois: existe-t-il des exemples connus d'auto-excitation directe dans le cerveau ou le système nerveux humain?

Trois réponses:
Bryan Krause
2017-06-28 22:16:08 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Réponse courte

Oui, des autapses existent, bien que le rôle des autapses excitatrices en particulier ne soit pas clair.

Réponse longue

Beaucoup de vos hypothèses sont fausses pour les neurones biologiques (je soupçonne que vous avez une expérience dans les réseaux de neurones artificiels, mais cela pourrait être inexact ). Celles-ci n'ont pas d'incidence directe sur votre question de savoir si ces connexions existent, mais je pense qu'elles sont importantes pour comprendre comment elles pourraient fonctionner, ce qui est tout aussi important sinon plus.

  1. La «période réfractaire» fait référence à une période pendant laquelle une cellule ne peut pas ou est moins susceptible de déclencher un potentiel d'action . Les cellules peuvent recevoir des entrées librement pendant leur période réfractaire.

  2. Les neurones ne sont pas des compartiments uniques. Les potentiels d'action sont générés près du soma, et bien qu'ils puissent se propager dans les dendrites, les synapses sur les dendrites peuvent être assez électriquement isolées du soma, et les potentiels synaptiques dans les dendrites peuvent prendre un certain temps, facilement une ou deux ms, pour affecter le soma, et ils durent également plusieurs ms. Ils peuvent également affecter la puissance d'autres synapses à proximité.

  3. Bien que les axones puissent avoir une longueur de cm ou plus, les dendrites sont rarement trouvées et à plus de 1 mm d'un soma dans le SNC (il peut y avoir des exceptions, bien sûr; je pense surtout au néocortex), et la plupart des dendrites sont à moins de 100-200 um du soma. Les distances de déplacement sont donc beaucoup plus courtes que votre estimation. Cependant, la transmission synaptique elle-même est quelque peu lente, vous pouvez donc ajouter 0,5 ms supplémentaire, et votre estimation de la vitesse est assez rapide pour le cerveau; le lien que vous avez donné s'applique uniquement aux fibres périphériques et à la moelle épinière à la transmission cérébrale (notez qu'il s'agit de «nerfs»), donc votre estimation globale de 1 ms entre le pic et l'autapse s'avère raisonnable, mais pour des raisons différentes.

  4. Il n'est pas significatif de parler de périodes réfractaires pour la plupart des synapses. Les synapses peuvent afficher une dépression à court terme et / ou une facilitation, mais ce n'est pas la même chose qu'une période réfractaire. Ce n'est que sur des synapses particulières contenant un seul site de publication qu'il est logique de parler de périodes réfractaires.

  5. Les cellules ne sont pas activées par une synapse individuelle, à quelques exceptions près dans des zones cérébrales. Donc, juste parce qu'une cellule a été allumée ne vous dit pas si une synapse particulière a été activée. En fait, à moins que cette cellule ne se soit déclenchée très récemment, vous pouvez être sûr qu'une autapse n'aurait pas contribué à cet événement de déclenchement particulier.

Preuve d'auto-synapses excitatrices

Vous avez spécifiquement posé une question sur l'auto-excitation, mais il est important de savoir que les auto-synapses inhibitrices existent également, et qu'elles sont beaucoup plus courantes entre les cellules inhibitrices GABAergiques qu'entre cellules excitatrices (Bekkers, 1998). Les autapses inhibitrices ont beaucoup de sens fonctionnel car elles servent de rétroaction négative directe.

Cependant, les autapses excitatrices existent et elles peuvent avoir une signification fonctionnelle (Bekkers, 2009), plutôt que d'être simplement des «accidents» rares qui faire peu. En Aplysia, par exemple, il y a des autapses qui provoquent un potentiel de plateau excitateur pendant le comportement alimentaire, maintenant l'activité pendant une longue durée (Saada et al., 2009).

Dans le néocortex des mammifères, des autapses excitatrices ont été observées mais leur fonction n'est pas claire. Leurs propriétés peuvent être un peu différentes des autres synapses (Liu et al., 2013). La plasticité dépendante de la synchronisation des pics suggérerait que les autapses devraient diminuer et disparaître, mais ce n'est pas le cas, ce qui suggère qu'elles pourraient avoir une utilité fonctionnelle, même si cela n'est pas encore compris. Il existe de nombreuses tentatives de calcul pour trouver une fonction, que je ne vais pas énumérer ici, mais vous pouvez facilement trouver en recherchant une référence comme Google Scholar pour des articles récents sur les "autapses".

Expérimentalement, le rôle des autapses in vivo est difficile à étudier car il n'y a pas de moyen spécifique de supprimer sélectivement les autapses en dehors d'un environnement de calcul, ou une préparation réduite où les cellules individuelles peuvent être activées sans activité dans le reste du réseau.


Références

Bekkers, JM (1998). Neurophysiologie: les autapses sont-elles des synapses prodigues?. Biologie actuelle, 8 (2), R52-R55.

Bekkers, J. M. (2009). Transmission synaptique: les autapses excitatrices trouvent une fonction?. Current Biology, 19 (7), R296-R298.

Saada, R., Miller, N., Hurwitz, I., & Susswein, A. J. (2009). L'excitation autaptique induit une activité persistante et un potentiel de plateau dans un neurone de fonction comportementale connue. Current Biology, 19 (6), 479-484.

Liu, H., Chapman, E. R., & Dean, C. (2013). La connectivité «soi» versus «non-soi» dicte les propriétés de la transmission synaptique et de la plasticité. PloS one, 8 (4), e62414.

Merci beaucoup, Bryan! Mais comment appelleriez-vous la période pendant laquelle une synapse a besoin pour se "réinitialiser", par exemple absorber et / ou reproduire les molécules émettrices?
@HansStricker Cette période de temps n'existe pas de manière significative, rien n'attend que cela se produise. Vous pouvez poser une autre question à ce sujet si vous le souhaitez (c'est une bonne question) et je répondrai avec plaisir, la seule raison pour laquelle je suis réticent est qu'il est mal vu de poser / répondre à de nouvelles questions dans les commentaires car elles ne seront pas indexées de quelque manière que.
Mon hypothèse sur les temps de réfraction des synapses était d'ici: http://www.snl.salk.edu/~zador/PDF/1309.pdf: "[...] la période réfractaire synaptique - une brève période de 5 à 6 ms [...] durant laquelle la synapse est incapable de se transmettre [...] "
@HansStricker Pouvez-vous donner une citation complète et une citation d'une de ces références? J'ai examiné très brièvement trois des articles auxquels je pense que vous faites référence et ils n'ont rien à voir avec une période réfractaire synaptique. Encore une fois, tout cela serait mieux dans une nouvelle question plutôt qu'une conversation dans les commentaires.
Compris, merci, c'est mieux. Ils parlent ici de synapses très spécifiques à faible nombre de vésicules qui contiennent essentiellement un seul site de libération. Cela n'a rien à voir avec le temps d'éliminer le neurotransmetteur de la fente ou de remplir les vésicules, mais simplement parce qu'il faut un certain temps pour qu'une nouvelle vésicule se mette en place au niveau de la synapse. Je ne généraliserais pas cela à toutes les synapses. Je vais modifier ma réponse pour permettre une certaine nuance.
Il est également important de reconnaître que les connexions entre deux cellules impliquent rarement une seule synapse; pour un axone donné en contact avec les dendrites d'une cellule donnée, tout potentiel d'action ne peut provoquer la libération qu'à 10-20% des sites de libération possibles. Tous les autres restent potentiellement capables de se libérer au prochain potentiel d'action sans délai; en fait, la probabilité peut être augmentée en raison de la facilitation à court terme.
Je conviens que ce sujet mérite une question à lui. Puis-je vous contacter avant de le publier? Voici mon adresse e-mail: stricker@syspedia.de
Laissez-nous [continuer cette discussion dans le chat] (http://chat.stackexchange.com/rooms/61321/discussion-between-bryan-krause-and-hans-stricker).
"100-200 um" voulez-vous dire micromètre?
@Mockingbird Oui. um est un raccourci assez courant pour micron / micromètre dans des contextes informels en raison de la similitude de "u" et de l'apparence de la lettre grecque "mu" qui est le raccourci plus formel.
«potentiel de plateau»? Voulez-vous dire un potentiel qui reste constant dans le temps?
@Mockingbird Oui, essentiellement un potentiel qui maintient la cellule plus dépolarisée qu'elle ne le serait au repos, mais relativement constant (pas parfaitement constant). C'est un phénomène courant dans les systèmes moteurs, par exemple voir wikipedia ici: https://en.wikipedia.org/wiki/Plateau_potentials
Voir également https://scholar.google.com/scholar?hl=fr&q=plateau+potential
grg rsr
2017-07-09 14:47:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

L'auto-excitation peut également être réalisée via des canaux ioniques qui fuient, provoquant un taux constant de dépolarisation. C'est par exemple le cas de la génération du rythme cardiaque par les cellules de stimulateur cardiaque

Si vous êtes plus largement intéressé par des exemples d'activités auto-générées, vous pouvez également regarder aux horloges circadiennes, qui sont essentiellement des oscillateurs biochimiques qui modulent finalement les taux de déclenchement des neurones.

S Pr
2019-07-12 17:20:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Outre les autapses et les cellules stimulantes, il existe également certains types de neurones sensoriels qui présentent une activité de repos spontanée (constamment dépolarisante) qui aide à coder les stimuli. L'avantage d'avoir une activité constante est que les stimuli peuvent exciter ou inhiber davantage cette activité, et cela peut être une information précieuse.

Neurones sensoriels tels que les neurones récepteurs olfactifs - dont la fonction est de détecter et transmettre des informations sur les produits chimiques en suspension dans l'air - présentent également une activité spontanée. Le taux exact dépend probablement des récepteurs olfactifs trouvés sur la région dendritique des neurones, qui sont, comme mentionné, fuyants . De nombreux autres neurones sensoriels partagent cette propriété avec les neurones sensoriels olfactifs.

Exemple de lecture sur les neurones récepteurs olfactifs.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
Loading...