3所示。数值结果与讨论
四阶龙格-库塔算法找到膜电位与时间步长0.001的数值解。的参数<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
被设置为不同的值改变,和电动autapse驾驶。然后在动作电位动态响应研究探索可能的生物功能astrocyte-coupled autapse连接的神经元网络。起初,autapse连接关闭,外部强迫是对神经元<我nl我ne- - - - - -formula>
我米米l:mi>
e米米l:mi>
x米米l:mi>
t米米l:mi>
= 10.0<我t一个l我c>
μ我t一个l我c>mol / L·厘米<年代up>2年代up>在<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
<米米l:mo>
40米米l:mn>
年代米米l:mi>
星形胶质细胞的钙离子浓度和IP<年代ub>3年代ub>在计算<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
=米米l:mo>
0.2米米l:mn>
,结果绘制在图
1。
是发现膜电位下降到静止状态,当外部强迫电流和振动在Ca<年代up>2 +年代up>也稳定,星形胶质细胞和神经元的机制是加上强度较弱,IP不足<年代ub>3年代ub>不是有效的触发连续振荡钙浓度,和跨膜电流抑制的交换。现在,autapse连接和驱动的作用被认为是通过激活autapse连接;例如,在电动autapse设置时间延迟<我nl我ne- - - - - -formula>
τ米米l:mi>
=米米l:mo>
2米米l:mn>
和积极的反馈调查图
2通过设置不同的反馈autapse收益。
图2
采样时间序列的神经元耦合膜电位astrocypte autapse开车时被认为是<我nl我ne- - - - - -formula>
τ米米l:mi>
=米米l:mo>
2米米l:mn>
(一)<我nl我ne- - - - - -formula>
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e米米l:mi>
=米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
0.1米米l:mn>
,(b)<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
=米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
0.5米米l:mn>
,(c)<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
=米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
1。0米米l:mn>
。的参数设置<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
=米米l:mo>
0.2米米l:mn>
,插入数据是增大的。和外部强迫电流调节神经元<我nl我ne- - - - - -formula>
我米米l:mi>
e米米l:mi>
x米米l:mi>
t米米l:mi>
= 10.0<我t一个l我c>
μ我t一个l我c>mol / L⋅厘米<年代up>2年代up>在<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
<米米l:mo>
40米米l:mn>
年代米米l:mi>
。
(一)
(b)
(c)
发现神经元膜电位的波动开始在电动autapse反馈增益增加超出阈值(<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
=米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
0.48米米l:mn>
);此外,知识产权<年代ub>3年代ub>和Ca<年代up>2 +年代up>按照其振荡行为调节膜电位。正反馈的潜在机制autapse连接神经元记得前面的刺激和持续刺激对神经元可以有效提高神经元的兴奋性,然后是神经元兴奋。此外,Ca的振荡<年代up>2 +年代up>和变化的IP<年代ub>3年代ub>计算图
3。
图3
Ca波动<年代up>2 +年代up>浓度和IP<年代ub>3年代ub>通过应用不同浓度计算反馈收益<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
在电动autapse随着时间的延迟<我nl我ne- - - - - -formula>
τ米米l:mi>
=米米l:mo>
2米米l:mn>
。的参数设置<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
=米米l:mo>
0.2米米l:mn>
。和外部强迫电流调节神经元通过设置<我nl我ne- - - - - -formula>
我米米l:mi>
e米米l:mi>
x米米l:mi>
t米米l:mi>
= 10.0<我t一个l我c>
μ我t一个l我c>mol / L⋅厘米<年代up>2年代up>在<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
<米米l:mo>
40米米l:mn>
年代米米l:mi>
。
(一)
(b)
结果在图
3证实,足够的高浓度IP<年代ub>3年代ub>是至关重要的触发,提高持续振荡的Ca<年代up>2 +年代up>当电动autapse设置,并有很强的反馈增益被应用。当外部强制删除当前IP的浓度<年代ub>3年代ub>是下降很快,因为连续释放神经递质发生在外在刺激超出阈值的存在。星形胶质细胞的神经递质受体和代谢之间的相互作用(mGluRs)可以产生更多的IP<年代ub>3年代ub>;因此,IP<年代ub>3年代ub>独立的Ca<年代up>2 +年代up>可以诱导快速释放钙<年代up>2 +年代up>从内质网。另一方面,积极的反馈在电动autapse还可以提高IP<年代ub>3年代ub>浓度;因此钙的浓度<年代up>2 +年代up>可以增强;例如,<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
=米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
1。0米米l:mn>
。此外,负面反馈的情况下被认为是通过设置电动autapse积极反馈增益;结果绘制在图
4。
图4
采样时间序列神经元膜电位的计算当神经元耦合astrocypte和autapse负面反馈被认为是在开车<我nl我ne- - - - - -formula>
τ米米l:mi>
=米米l:mo>
2米米l:mn>
(一)<我nl我ne- - - - - -formula>
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e米米l:mi>
=米米l:mo>
0.1米米l:mn>
,(b)<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
=米米l:mo>
0.5米米l:mn>
,(c)<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
=米米l:mo>
1。0米米l:mn>
。的参数设置<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
=米米l:mo>
0.2米米l:mn>
,插入数据是增大的。和外部强迫电流调节神经元<我nl我ne- - - - - -formula>
我米米l:mi>
e米米l:mi>
x米米l:mi>
t米米l:mi>
= 10.0<我t一个l我c>
μ我t一个l我c>mol / L⋅厘米<年代up>2年代up>在<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
<米米l:mo>
40米米l:mn>
年代米米l:mi>
。插入的数字放大显示采样时间序列的膜电位<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
=米米l:mo>
39.8米米l:mn>
40.2毫秒。
(一)
(b)
(c)
发现膜电位的波动可以得到抑制,和神经活动改变成为静止状态当autapse驾驶对神经元负面反馈。此外,Ca<年代up>2 +年代up>和IP<年代ub>3年代ub>浓度计算图
5。
图5
Ca波动<年代up>2 +年代up>浓度和IP<年代ub>3年代ub>通过应用不同浓度计算反馈收益<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
autapse时间延迟<我nl我ne- - - - - -formula>
τ米米l:mi>
=米米l:mo>
2米米l:mn>
。的参数设置<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
=米米l:mo>
0.2米米l:mn>
。和外部强迫电流调节神经元通过设置<我nl我ne- - - - - -formula>
我米米l:mi>
e米米l:mi>
x米米l:mi>
t米米l:mi>
= 10.0<我t一个l我c>
μ我t一个l我c>mol / L⋅厘米<年代up>2年代up>在<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
<米米l:mo>
40米米l:mn>
年代米米l:mi>
。
(一)
(b)
也就是说,负面的反馈在电动autapse可以抑制膜电位的波动,然后Ca的离子电流<年代up>2 +年代up>;因此,知识产权的浓度<年代ub>3年代ub>也完全下降。的确,可以诱导神经元触发兴奋过度时由星形胶质细胞与神经元耦合强强度(例如,设置更大的价值<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
)。的小<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
,积极的反馈在电动autapse成为占主导地位的和非常重要的提高神经元的兴奋性和Ca的振荡<年代up>2 +年代up>浓度。此外,大<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
(= 0.8)用于研究相同的问题通过应用外部强迫电流<我nl我ne- - - - - -formula>
我米米l:mi>
e米米l:mi>
x米米l:mi>
t米米l:mi>
= 10.0<我t一个l我c>
μ我t一个l我c>mol / L·厘米<年代up>2年代up>用短暂的时间内<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
=米米l:mo>
40米米l:mn>
年代米米l:mi>
从开始,结果绘制在图
6。
图6
采样时间序列对膜电位(a),钙离子浓度在星形胶质细胞(b)和IP<年代ub>3年代ub>在星形胶质细胞(c),<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
=米米l:mo>
0.8米米l:mn>
,和外部强迫电流调节神经元<我nl我ne- - - - - -formula>
我米米l:mi>
e米米l:mi>
x米米l:mi>
t米米l:mi>
= 10.0<我t一个l我c>
μ我t一个l我c>mol / L⋅厘米<年代up>2年代up>在<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
<米米l:mo>
40米米l:mn>
年代米米l:mi>
。autaptic电流设置为零,插入的图放大显示采样时间序列的膜电位<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
=米米l:mo>
39.8米米l:mn>
40.2毫秒。
(一)
(b)
(c)
这是证实了Ca的振荡行为<年代up>2 +年代up>增加浓度和IP<年代ub>3年代ub>浓度也可以发现通过设置较大的耦合强度之间神经元和星形胶质细胞(大<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
)当autapse连接被删除或者autaptic电流设置为零。较大的值设置<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
、钙<年代up>2 +年代up>和IP<年代ub>3年代ub>显示轻微的振荡在浓度外部强迫电流移除。有趣的是检测对Ca的抑制作用<年代up>2 +年代up>和IP<年代ub>3年代ub>振荡在电动autapse集中运用负面的反馈,并在数据计算结果
7和
8。
图7
采样时间序列的神经元耦合膜电位astrocypte autapse开车时被认为是<我nl我ne- - - - - -formula>
τ米米l:mi>
=米米l:mo>
2米米l:mn>
(一)<我nl我ne- - - - - -formula>
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e米米l:mi>
=米米l:mo>
0.1米米l:mn>
,(b)<我nl我ne- - - - - -formula>
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e米米l:mi>
=米米l:mo>
0.5米米l:mn>
,(c)<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
=米米l:mo>
1。0米米l:mn>
。的参数设置<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
=米米l:mo>
0.8米米l:mn>
,插入数据是增大的。和外部强迫电流调节神经元<我nl我ne- - - - - -formula>
我米米l:mi>
e米米l:mi>
x米米l:mi>
t米米l:mi>
= 10.0<我t一个l我c>
μ我t一个l我c>mol / L⋅厘米<年代up>2年代up>在<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
<米米l:mo>
40米米l:mn>
年代米米l:mi>
。插入的图放大显示采样时间序列的膜电位<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
=米米l:mo>
39.8米米l:mn>
40.2毫秒。
(一)
(b)
(c)
图8
Ca波动<年代up>2 +年代up>浓度和IP<年代ub>3年代ub>通过应用不同浓度计算反馈收益<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
autapse时间延迟<我nl我ne- - - - - -formula>
τ米米l:mi>
=米米l:mo>
2米米l:mn>
。的参数设置<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
=米米l:mo>
0.8米米l:mn>
。和外部强迫电流调节神经元<我nl我ne- - - - - -formula>
我米米l:mi>
e米米l:mi>
x米米l:mi>
t米米l:mi>
= 10.0<我t一个l我c>
μ我t一个l我c>mol / L⋅厘米<年代up>2年代up>在<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
<米米l:mo>
40米米l:mn>
年代米米l:mi>
。
(一)
(b)
这是在图中找到
7可以抑制神经元的行为激增电动autapse负反馈;甚至之间的耦合神经元和星形胶质细胞增强通过设置大<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
。此外,Ca的变化<年代up>2 +年代up>和IP<年代ub>3年代ub>计算图
8。
它与先前的预测,Ca是一致的<年代up>2 +年代up>保持振荡和IP<年代ub>3年代ub>拥有大型集中在autaptic调制膜电位下负面反馈是弱的,因为星形胶质细胞在调节膜电位的贡献比电动autapse在这种情况下。通过进一步增加在电动autapse负面反馈,Ca的振荡行为<年代up>2 +年代up>和IP<年代ub>3年代ub>将被完全抑制由于电动autapse的调制。是很重要的发现和讨论是否积极的反馈在autapse可以提高Ca的振荡行为<年代up>2 +年代up>和IP<年代ub>3年代ub>大的值设置<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
,结果在图所示
9和
10。
图9
采样时间序列的神经元耦合膜电位astrocypte autapse开车时被认为是<我nl我ne- - - - - -formula>
τ米米l:mi>
=米米l:mo>
2米米l:mn>
(一)<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
=米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
0.1米米l:mn>
,(b)<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
=米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
0.5米米l:mn>
,(c)<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
=米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
1。0米米l:mn>
。的参数设置<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
=米米l:mo>
0.8米米l:mn>
,插入数据是增大的。和外部强迫电流调节神经元<我nl我ne- - - - - -formula>
我米米l:mi>
e米米l:mi>
x米米l:mi>
t米米l:mi>
= 10.0<我t一个l我c>
μ我t一个l我c>mol / L⋅厘米<年代up>2年代up>在<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
<米米l:mo>
40米米l:mn>
年代米米l:mi>
。插入的图放大显示采样时间序列的膜电位<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
=米米l:mo>
39.8米米l:mn>
40.2毫秒。
(一)
(b)
(c)
图10
Ca波动<年代up>2 +年代up>浓度和IP<年代ub>3年代ub>通过应用不同浓度计算反馈收益<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
autapse时间延迟<我nl我ne- - - - - -formula>
τ米米l:mi>
=米米l:mo>
2米米l:mn>
。的参数设置<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
=米米l:mo>
0.8米米l:mn>
。和外部强迫电流调节神经元通过设置<我nl我ne- - - - - -formula>
我米米l:mi>
e米米l:mi>
x米米l:mi>
t米米l:mi>
= 10.0<我t一个l我c>
μ我t一个l我c>mol / L⋅厘米<年代up>2年代up>在<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
<米米l:mo>
40米米l:mn>
年代米米l:mi>
。
(一)
(b)
证实了积极的反馈在电动autapse可以进一步提高Ca的振荡行为<年代up>2 +年代up>和IP<年代ub>3年代ub>也时神经元的兴奋性神经元和星形胶质细胞之间的耦合强度是设置为更高的价值。众所周知,autapse autaptic调制也取决于值设置时间延迟,这是依赖于闭环。因此,选择不同的时间延迟电动autapse检查的反应电活动和Ca的振荡行为<年代up>2 +年代up>和IP<年代ub>3年代ub>,结果在数据绘制
11和
12。
图11
采样时间序列的神经元耦合膜电位astrocypte autapse开车时被认为是不同的时间延迟<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
=米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
0.5米米l:mn>
(一)<我nl我ne- - - - - -formula>
τ米米l:mi>
=米米l:mo>
0.1米米l:mn>
,(b)<我nl我ne- - - - - -formula>
τ米米l:mi>
=米米l:mo>
6米米l:mn>
,(c)<我nl我ne- - - - - -formula>
τ米米l:mi>
=米米l:mo>
15米米l:mn>
。的参数设置<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
=米米l:mo>
0.2米米l:mn>
,插入数据是增大的。和外部强迫电流调节神经元通过设置<我nl我ne- - - - - -formula>
我米米l:mi>
e米米l:mi>
x米米l:mi>
t米米l:mi>
= 10.0<我t一个l我c>
μ我t一个l我c>mol / L⋅厘米<年代up>2年代up>在<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
<米米l:mo>
40米米l:mn>
年代米米l:mi>
。插入的图放大显示采样时间序列的膜电位<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
=米米l:mo>
39.8米米l:mn>
40.2毫秒。
(一)
(b)
(c)
图12
Ca波动<年代up>2 +年代up>浓度(a)和IP<年代ub>3年代ub>通过应用不同浓度(b)计算时间延迟autapse反馈增益<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
=米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
0.5米米l:mn>
。的参数设置<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
=米米l:mo>
0.2米米l:mn>
。和外部强迫电流调节神经元通过设置<我nl我ne- - - - - -formula>
我米米l:mi>
e米米l:mi>
x米米l:mi>
t米米l:mi>
= 10.0<我t一个l我c>
μ我t一个l我c>mol / L⋅厘米<年代up>2年代up>在<我nl我ne- - - - - -formula>
t米米l:mi>
<米米l:mo>
40米米l:mn>
年代米米l:mi>
。
(一)
(b)
这是在图中找到
11强化行为增强,开始显示破裂行为与电动autapse增加延时;即使是神经元和星形胶质细胞之间的耦合强度是设置为小值<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
=米米l:mo>
0.2米米l:mn>
。此外,Ca的振荡行为<年代up>2 +年代up>和变化的IP<年代ub>3年代ub>浓度计算图
12。
这是确认图
12IP的浓度<年代ub>3年代ub>减少和Ca的振荡行为吗<年代up>2 +年代up>也抑制autapse很小的时间延迟。通过进一步增加延时autapse,记忆效应使神经元记住动作电位和Ca的振荡行为<年代up>2 +年代up>尽管电动autapse内在时间延迟是有限的。最后,分岔分析进行和Ca的依赖<年代up>2 +年代up>、IP<年代ub>3年代ub>,ISI参数<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
和<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
讨论了在图
13,分别。
图13
Ca的分岔图<年代up>2 +年代up>、IP<年代ub>3年代ub>ISI,通过设置不同的计算<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
和<我nl我ne- - - - - -formula>
g米米l:mi>
e米米l:mi>
,分别。
(一)
(b)
(c)
(d)
这是确认Ca的一致的振荡行为<年代up>2 +年代up>和IP<年代ub>3年代ub>依赖的选择吗<我nl我ne- - - - - -formula>
r米米l:mi>
我米米l:mi>
P米米l:mi>
3米米l:mn>
autapse,正反馈是有效提高振荡行为和破裂发射电活动。事实上,Ca<年代up>2 +年代up>振荡在星形胶质细胞更复杂不确定扰动噪声和延时等被认为是(
51- - - - - -
53]。不同的扰动的媒体常常被描述通过应用不同类型的噪声(加法或乘法)在媒体和讨论可能的统计特性
54]。星形胶质细胞和神经元之间的相互耦合由autapse可以触发复杂刺激神经元,星形胶质细胞通过设置不同的外部强迫电流和延时反馈增益autapse;因此,电活动的反应变得更加复杂。即autaptic调制和星形胶质细胞可以合作和贡献在神经元电活动的模式选择;这样可以增强神经元的自适应调节。
总之,autapse连接和开车,外部强迫,也之间的耦合神经元和星形胶质细胞都贡献了Ca的振荡行为<年代up>2 +年代up>通过增加知识产权<年代ub>3年代ub>浓度超出阈值保持连续振荡在Ca<年代up>2 +年代up>浓度。因此,连续动作电位触发传播电神经元之间的信号。(所
24),形成和发展autapse可以与外部刺激神经元的自适应调节;尤其是,与损伤相关的神经元回路电路,因为只有少数的神经元与autapse有关。广泛的证据也证实,外部的电场可以影响桥轴突的受伤的部分;因此阻塞信号可以传播(
55]。通过这种方式,它可以提供指导,进一步理解autapse的形成机制;在星形胶质细胞调制的情况下,autaptic开车仍然起着重要的作用在调节神经元和星形胶质细胞之间的信号交换;这些结果可能有助于进一步研究集体大量的神经元组成的神经网络耦合的星形胶质细胞。