一个计算模型来调查GABA-Activated星形胶质细胞神经兴奋的调制

文摘

氨基丁酸(GABA)神经网络功能是至关重要的,可以激活星形胶质细胞诱导神经元兴奋性;然而,星形胶质细胞的机制抑制信号转换为兴奋性增强仍不清楚。计算模型可以是一个强大的工具来提供进一步的了解GABA-activated星形胶质细胞调节神经兴奋。在目前的研究中,我们实现了一个生物物理神经网络模型探讨星形胶质细胞对兴奋性的影响和突触后终端后暴露在外部GABA浓度增加。模型完全描述了GABA对星形胶质细胞的影响和兴奋性突触前终端的框架内glutamatergic gliotransmission根据神经生理学的研究。利用这个模型,我们的结果表明,星形胶质细胞可以快速响应传入的GABA诱导Ca^{2 +}振荡和随后gliotransmitter谷氨酸释放。海拔在GABA浓度不仅自然减少神经元峰电位,也增强了星形谷氨酸释放,从而导致增加astrocyte-mediated突触前释放和突触后缓慢的内向电流。引起的神经兴奋GABA-activated星形胶质细胞部分抵消GABA的抑制作用。总体而言,该模型有助于增加知识有关星形胶质细胞参与的GABA神经元调节使用模拟浴灌注,这可能是有用的为探索GABA-type抗癫痫药物的影响。

1。介绍

大脑是一个自适应非线性动态系统,其中excitatory-inhibitory (EI)平衡是至关重要的正常脑功能(1]。调节神经元兴奋性的一个关键因素在实现EI平衡。在监管发射器参与神经元兴奋性,GABA, GABA ergic神经元和星形胶质细胞释放的2,3),主要抑制发射机,神经元兴奋性降低,阻止神经元烧损。起核心作用良好,GABA在记忆的巩固4,运动协调5),和运动学习6]。GABA的失调密切相关,某些神经系统疾病,如癫痫(7,8),帕金森病(9),焦虑和抑郁10]。实验研究和计算模型增加了我们理解的GABA的重要功能。许多报道表明,GABA浓度升高对神经元活动起到抑制和兴奋作用[11- - - - - -13]。这种矛盾的场景也报告了浴GABA的灌注_BR受体激动剂(14,15]。一个潜在的机制是海拔环境GABA浓度的抑制作用可以减少GABA ergic突触连接的兴奋性神经元,导致整体通过去抑制的神经元兴奋性增加12,14]。

由于严格的星形胶质细胞和神经元的形态的安排,叫“三方突触”[16),星形胶质细胞积极参与了神经活动的调制和突触行为(评论,看到17- - - - - -19])。最近的研究表明,GABA-activated在海马和皮质星形胶质细胞可以诱导极化电流,提高神经元兴奋性通过gliotransmitter谷氨酸的释放(20.,21]。这些发现发起一个讨论星形胶质细胞作为转换调节器抑制刺激的兴奋性信号,提供新颖的见解星形胶质细胞的功能的神经网络励磁。然而,GABA的机械参与细胞内的信号级联_BR-mediated Ca^{2 +}在星形胶质细胞增加和谷氨酸释放尚不清楚(20.]。在这种情况下,计算模型可以作为一种可行的选择了解的角色GABA-activated星形胶质细胞在神经兴奋的规定。大多数星形胶质细胞模型是基于Ca^{2 +}动力学模型(22,23],绝大多数是由synaptically释放谷氨酸(24- - - - - -26]。根据现有glutamate-activated星形胶质细胞的数学框架,李等人开发了一个GABA-activated星形胶质细胞模型耦合seizure-firing神经元(27]。特别是,星形胶质细胞模型添加了一个涉及复杂的微分方程和双信号的GABA和中间神经元释放的谷氨酸释放的星形胶质细胞。然而,准确的描述GABA-activated星形胶质细胞的兴奋性神经元的规定仍然遥遥无期。

在目前的研究中,我们解决了这个问题通过设计一种新型neuron-astrocyte交互计算模型和模拟注射外源性GABA(“虚拟”GABA, )在细胞外空间。本文的目的是描述神经活动和人口调查星形胶质细胞对神经元的调制在刺激的条件下通过将微尺度三方突触模型和宏观尺度neuronal-astrocytic网络。在细胞水平,GABA-activated星形胶质细胞模型纳入一个建模框架glutamatergic gliotransmission [28]。星形胶质细胞的激活突触谷氨酸所描述的模型,除了GABA之间的串扰_BRs和病患mGluRs诱导钙海拔(29日]。通过考虑这两个信号通路,我们可以更好地理解GABA对星形胶质细胞的影响。此外,由astrocyte-derived谷氨酸突触监管并不是一个简单的过程与前面的突触模型(28,30.]。glutamatergic突触的突触前终端,伽马氨基丁酸_BR能强烈抑制突触活动(31日]。因此,comodulation突触前的行为通过星形谷氨酸和增加外源性GABA浓度被认为是。使用这个模型,我们可以同时收集神经元峰电位和网络数据和理解星形调制响应外源性GABA的角色通过记录一组突触参数的变化。数值模拟表明,病患GABA-evoked Ca的频率和振幅^{2 +}振荡GABA浓度增高而增强。此外,增强星形谷氨酸释放促进astrocyte-regulated突触释放,增加astrocyte-mediated突触后缓慢的向内电流(中心,即。去极化电流);这两个可以很好地调整神经兴奋。这些都是有效的和可调节的监管机制,平衡神经的兴奋和抑制网络。

2。模型和方法

根据神经生理学特性和实验的观察,我们开发的完整的模型包括抑制和兴奋性神经元、突触,星形胶质细胞,以及谷氨酸和外源性GABA信号通路。星形胶质细胞的反应通过激活GABA GABA发生_BRs。类似于星形胶质细胞的激活突触前谷氨酸释放终端(红色箭头在图1第二信使),生产肌醇1,4,5-trisphosphate (IP₃)被触发,从而唤起Ca^{2 +}振荡(20.]。Ca^{2 +}海拔星形胶质细胞导致谷氨酸释放到细胞外空间,最终调节突触前囊泡释放概率和突触后神经元的兴奋性(橙色箭头)。另一个重要的信号通路包括星形的反对影响谷氨酸和外源性GABA在兴奋性突触的突触前终端(蓝色箭头),在那里他们comodulate突触释放。此外,外源性GABA可以直接调节突触前释放GABA的概率和重塑突触后GABA的活动_一个Rs (13]。鉴于GABA神经元主要由GABA ergic [32),由星形细胞外间隙的GABA摄取被忽略在我们的模型中。模型架构提出了图1,后续部分详细描述了数学公式。

2.1。神经元模型

在目前的研究中,单个神经元接收不同刺激的动力学模拟使用conductance-based漏integrate-and-fire(生活)模型。这个简单的飙升模型大大减少了神经元的复杂性动态方程和计算费用,特别是当一大群神经元耦合在一起为神经星形网络。兴奋性和抑制性神经元是由不同的初始值模型的变量。神经元模型描述以下方程: 在哪里 , ,和指总兴奋性、抑制性和漏电导,逆转的潜力 mV和 分别mV。是一个常数输入电流,表示每个神经元的背景电流。神经元的膜电位重置为默认值 mV当它到达设置的阈值 mV。每个峰值来自突触前神经元导致电导的变化在突触后神经元 ,无论是否兴奋或抑制性输入(33),即 。突触后电导可以计算如下: 在哪里 女士和 女士是突触时间常数,是最大的突触后电导。兴奋性突触的行动被建模模拟AMPA NMDA电导,伽马氨基丁酸_一个电导是建模来模拟抑制性突触输入。项目是突触后通道开放概率,根据在突触间隙神经递质浓度(见方程(22))。神经元参数表中列出的值1。

2.2。星形胶质细胞模型

与神经元动作电位的产生,计算模型描述星形函数总是采用星形Ca^{2 +}信号(35]。GABA的应用程序后,GABA_BR-mediated Ca^{2 +}依赖于细胞内的IP₃级联,在IP缺席₃R2^{- / -}老鼠(20.]。然而,缺乏精确的实验测量GABA-induced IP₃激活限制IP的精确参数₃动态模型。因此,根据实验结果的GABA(星形胶质细胞反应20.,29日)和现有glutamate-activated星形胶质细胞模型(24- - - - - -26),我们简化了模型只集中于IP₃诱发Ca^{2 +}信号通路中,IP₃生产依赖于大量的突触谷氨酸和外源性GABA在突触间隙。的动力学模型^{2 +}振荡,我们采用经典Li-Rinzel模型(23]。修改后的模型的星形IP₃生产可以解释下列方程组: 第一个方程描述了IP的过程在哪里₃退化到一个稳定状态退化 年代和平衡浓度 μm .第二个和第三个方程描述细胞质IP的产量₃分别由外源性GABA和突触前谷氨酸。和分别是外源性GABA和突触谷氨酸浓度。和代表的IP₃生产通过GABA和谷氨酸,分别和各自的离解常数与希尔系数吗和 。鉴于放大GABA和谷氨酸信号通路之间的交互29日),我们添加了一个GABA浓度比例系数glutamate-induced IP₃生产:

在我们的模型中,可用的细胞外谷氨酸和GABA突然增加突触前释放和外源输入后,分别,然后指数衰减。估计谷氨酸(方程(20.))和突触间隙中GABA浓度在数学上可以表示如下: 在哪里是外源性GABA的清除率与价值 (36]。是亥维赛函数。代表恒定刺激的GABA浓度持续时间0.5秒(27]。

上面的动态IP₃模型类似于IP的配方₃生产(27];但是,有一些重要的区别。首先,相比于autoreceptor-mediated星形胶质细胞激活模型,我们开发的星形胶质细胞模型是coactivated外源性GABA和synaptically谷氨酸释放。同时,我们认为是一代的IP₃通过从邻近的星形胶质细胞缝隙连接扩散非线性耦合的方式(37]。可以由以下两个方程描述: 在哪里阈值的IP₃扩散在0.3μ米,是扩散的比例因子,是知识产权₃渗透率。

最后,病患的动态方程集成到Li-Rinzel模型来描述Ca的动力学和属性^{2 +}在星形胶质细胞振荡: 的三个术语表示钙通量从内质网(ER)胞质封闭的IP₃( ),ER的漏通量( ),和Ca^{2 +}再摄取细胞溶质通过ATP-dependent ER泵( ),分别。为了简单起见,省略方面的扩张和三通量和参数是指在38]。

当知识产权₃全身的海拔在Ca^{2 +}浓度超过阈值在时间 ,一小部分星形谷氨酸资源可以通过囊泡胞外分泌释放到细胞外空间(39]。随时可发布的分数给出如下: 在哪里谷氨酸释放概率和休息吗是释放谷氨酸可用资源的一部分,根据以下: 在哪里谷氨酸是资源重新整合时间常数。astrocyte-derived谷氨酸浓度extrasynaptic裂的描述如下: 在哪里是谷氨酸的清除率,表示囊泡的体积比periastrocytic空间,和是总水泡在星形胶质细胞谷氨酸浓度。中给出的参数表2。

2.3。突触模型

病患的影响谷氨酸和外源性GABA在突触前终端被激活mGluRs和GABA介导_B分别Rs。这两种受体类型规范Ca的数量^{2 +}流入到突触前终端;前者促进(40),后者会阻碍(41]。释放细胞内囊泡依赖于高度的Ca^{2 +}浓度(42]。因此,开放的比例Ca的^{2 +}通道由两个发射器是一个关键参数调制决定突触前神经递质释放的概率。模仿的影响病患谷氨酸和外源性GABA comodulation突触释放概率,我们使用一个修改突触释放的动力学模型由星形胶质细胞(28),这是基于Tsodyks-Markram (TM)突触活动的现象学模型(43),并添加GABA激活动力方案。相应的动力学方程读取如下: 在哪里TM模型中被定义为一个常数(44),表示Ca的开放率^{2 +}通道引起的动作电位,即。,突触释放概率。第二项是astrocyte-released谷氨酸在突触前谷氨酸受体的影响,中激活受体的比例和参数吗 决定了行动的类型和强度的星形胶质细胞在突触前终端。第三项表示调制释放突触基底的GABA的概率,和GABA的分数吗_B介导钙^{2 +}通道关闭。通道是开放或封闭的概率是由以下几点: 在哪里和代表了外源性GABA和astrocyte-released谷氨酸的浓度,分别给出了方程(8)和方程(14)。的参数和是星形的向前和向后速率常数兴奋突触前谷氨酸结合受体,分别和和GABA的速率常数是吗_B分别R-mediated绑定或解脱。

因此,修改后的休息突触释放概率将决定这个分数可用在每个突触前神经递质是利用发生的高峰时间 : 在哪里是便利的弛豫时间常数决定的速度在缺乏峰值衰减为零。全部可用神经递质释放的分数是由以下描述: 在哪里是恢复时间常数和决定重返社会的资源可用池。表示有效的神经递质释放到细胞外空间,即神经递质释放(Pr)的概率,定义为 。估计谷氨酸浓度从突触前释放在数学上可以表示如下: 在哪里是通过神经元谷氨酸的清除率和星形吸收或溢出(突触间隙的流出)。是混合体积比的水泡,代表总水泡在突触前谷氨酸浓度溥敦。类似于那些谷氨酸释放过程中描述方程(18)- (20.),当一个动作电位到达GABA ergic突触,GABA在突触囊泡释放突触前终端,然后在突触间隙扩散,在那里他们被内吞作用[检索45]。因为本研究专注于星形胶质细胞对神经元兴奋性的规定,开放的比例在突触前终端简化的gaba ergic突触是一个常数。

一旦囊泡释放突触前终端或星形胶质细胞谷氨酸弥漫在突触间隙和突触后AMPA和NMDA受体结合,导致电导的增加。突触传导的动态控制变量在方程(3)可以使用两个模型来表示46]。通道的关闭和开放之间的过渡状态被认为是一个马尔可夫过程基于以下图: 在哪里和显示的释放和绑定状态通道神经递质,分别是谷氨酸或GABA浓度,和分别向前和向后的速率常数。两国的过程动力学模型描述直接神经递质受体结合,改变离子通道。受体的分数处于打开状态由一阶动力学方程描述:

最后,门冬氨酸、AMPA,伽马氨基丁酸_一个介导的突触后电流表示为的函数和膜电位由以下方程(46]: 在哪里是最大的电导, nS, nS, nS,突触后膜电位,是突触逆转的潜力, mV, mV。NMDA洋流的值得注意的是,一个独特的特性是NMDA受体包含一个压敏电阻器术语代表镁(毫克^{2 +})块 (47]:

缓慢的向内电流引起病患的谷氨酸可以定义如下48,49]:

以这种方式,突触后机制星形谷氨酸监管通过NMDA和AMPA受体介导的复杂正则突触后电流的特征从突触前谷氨酸释放终端。因此,这两种类型的兴奋性活动(中心和EPSCs)可以根据他们的起源,区分astrocyte-derived谷氨酸(方程(14)),synaptically谷氨酸释放(方程(20.分别)。正当地指出的那样,尽管门冬氨酸受体,调解中心和EPSCs是不同的(50],NMDA受体亚型往往不区分简单的计算模型。突触模型的参数表中列出3。

2.4。Neuronal-Astrocyte网络

基于上面提到的网络组件,我们模拟一个二维网络模型(图2)。每个神经元和星形胶质细胞被分配一个空间位置在一个方形网格的尺寸 平面单元,提供一个合适的物理安排其中信号传输(51]。神经网络模型包含400 0.2 100年兴奋性和抑制性神经元连接概率以及400星形胶质细胞。实验结果表明,个人皮质星形胶质细胞可以围绕其领土内的神经元附近,调节突触与数以百计的树突(52]。根据他们的空间坐标,因此,我们计算了最小距离与星形胶质细胞和突触后神经元,然后确定哪些星形胶质细胞应该负责这个突触。星形胶质细胞之间的连接也是根据他们的坐标。考虑一个平均数值的星形胶质细胞密度为每毫米17575个细胞³大鼠视觉皮层(53),平均intersomal星形胶质细胞之间的距离是675μ米在我们的模型中通过扩大成比例。通过这种方式,一个星形胶质细胞可以连接到100附近的兴奋性突触和平均4星形胶质细胞。多个变量进行计算,并记录在每个10 s模拟,包括神经元活动、星形钙振荡和兴奋性突触前释放。布莱恩2.0模拟器实现的模型(54,55]。

3所示。结果

3.1。星形谷氨酸平均网络发射率增加

我们开始我们的分析通过描述神经元的放电行为。neural-astrocytic网络处理增加GABA浓度(0、1、5、10μ米)。四分之一的神经元为澄清选择使用光栅图(图3)。网络燃烧速度,衡量平均跨所有神经元的峰值(时间本宽度 ),底部面板所示的神经元活动的光栅图。此外,我们固定抑制性突触释放0.5(以恒定的概率56忽略GABA的效果_BR-mediated在抑制突触前抑制解除终端。为了产生兴奋性输入,弱和强抑制性影响最大GABA的电导_一个随外生浓度的变化取决于实验结果(13]。数据3(一个)- - - - - -3 (d)(前面板)表明,发射活动的兴奋(红色)和抑制性神经元(蓝色)与不同浓度的GABA减少治疗期间,按照先前的实验观察,我们进行了急性GABA治疗皮质文化(57]。gliotransmitter谷氨酸的释放时间(绿色)星形胶质细胞的显著影响。星形谷氨酸触发同步反应的神经元,这增加了平均网络发射率(下半部分)。同步神经元活动与电生理实验的结果是一致的(50,58)和计算模拟(59),这意味着在调制发射星形胶质细胞有至关重要的作用的神经元。

3.2。GABA-Activated星形胶质细胞增加钙振荡和谷氨酸释放

的关键模型参数GABA-induced病患活动如图4,包括胞内级联的IP₃介导钙^{2 +}响应和Ca^{2 +}端依赖谷氨酸释放。细胞内钙的动态变化^{2 +}在星形胶质细胞受到外源性GABA的集成和突触前谷氨酸信号通路(图1),类似于时空集成商(60]。外源性GABA浓度增加( ),谷氨酸的浓度导致突触前释放显著下降(图4(一)),而谷氨酸受体的激活星形胶质细胞增加(图4(b))。这可能归因于mGluRs通过相声与GABA的放大_BRs (29日]。在这些情况下,而没有外生条件刺激(图4(c),黑线),IP的时间进程₃生产不同的三种范式由于GABA浓度的增加( )在突触间隙(图4(c),彩色线条),导致更大的Ca^{2 +}振荡行为(图4(d))。在Ca^{2 +}变化曲线,单脉冲海拔可能来自与外源性GABA的直接刺激,和随后的持久的Ca^{2 +}振动可以通过谷氨酸诱发(27]。事实上,星形Ca^{2 +}响应密切依赖于突触前谷氨酸释放的数量终端在突触间隙51]。尽管神经元抑制,一个放大GABA和谷氨酸信号通路相互作用增强的振幅和频率^{2 +}在星形胶质细胞振荡。模拟结果表明,更高的GABA浓度会导致一个更强大的和长期的Ca^{2 +}波,从而改变谷氨酸释放的速率(图4(e))。然而,没有实验数据可以精确量化这两个受体的影响。进一步的实验研究需要阐明的确切机理和定量属性^{2 +}振动诱发由多个神经递质。

3.3。增强星形谷氨酸促进突触前释放

突触前释放概率的变化在我们的模型是由星形谷氨酸和外源性GABA(图1)。作为对比,直接回应的突触前终端外源性GABA在缺乏星形调制图所示5(a)释放概率公关与GABA抑制显著下降,而公关在中枢兴奋性突触在0.1和0.9之间(61年]。这表明强劲增加GABA浓度抑制兴奋性突触前释放(31日]。在astrocyte-derived谷氨酸,场景可以逆转(图5(b))。特别是,突触前释放的调节astrocyte-derived显著增强谷氨酸是外源性GABA的浓度增加。星形谷氨酸的速度增强作用大于GABA萧条,这引发了公关的增加,说明从星形胶质细胞促进突触前谷氨酸胞外分泌发射机释放(40]。此外,兴奋性突触后电流的变化(EPSCs)引起突触前谷氨酸释放符合局量子的大小变化在突触前囊泡释放(图6)。结果表明,外源性GABA导致大量减少EPSC振幅(14),而星形谷氨酸的释放提高兴奋性突触后电流。

3.4。Astrocyte-Mediated缓慢向内神经元兴奋性突触后电流增加

兴奋和抑制性突触后神经元的输入都是伴随着阻抗下降和膜电导的增加(33]。抑制和兴奋性突触电导值和是一贯的平衡在一定比例(62年];前者比后者高出几倍(63年]。在我们的模型中,突触后事件的特点是电导电流的变化而变化。调查的影响NMDAR AMPAR-mediated中心在突触后神经元,我们删除了兴奋性的影响规律的突触电流由synaptically谷氨酸释放。这些结果可能是突触后神经元,星形胶质细胞的直接回应。

GABA-evoked星形Ca^{2 +}振动触发释放谷氨酸(图7(一))扩散到细胞外空间和绑定到post-extrasynaptic谷氨酸受体,诱发去极化的中心人物7(b) -7(e))。Astrocyte-mediated中心引起突触后神经元膜去极化,足以达到点火阈值,最终影响了突触后神经元活动的时间进程(图7)。病理条件下,如神经元去极化,称为阵发性去极化的变化,可能导致癫痫发作的一代(64年]。事实上,细胞内钙^{2 +}海拔在星形胶质细胞是一个至关重要的因素在中心的规定,之前已经报道过了在体外(49和数值研究48,65年]。此外,SIC振幅由细胞外谷氨酸的浓度决定。增强星形谷氨酸释放和表达下调谷氨酸清除率可以显著调节神经元兴奋性,因此增加癫痫易感性(48,66年,67年]。模拟结果表明,外源性GABA浓度越高注入neuronal-astrocytic网络,更大的振幅astrocyte-mediated中心是诱发由于增强星形谷氨酸的释放。兴奋性的增加可能会部分抵消EPSCs下降引起的突触前谷氨酸,从而调整神经网络励磁。

4所示。讨论和结论

众多在体外和在活的有机体内研究表明,星形胶质细胞在神经兴奋性突触传递中扮演着重要的角色。基于神经生理学研究[20.],我们开发了一个生物物理neuronal-astrocytic网络模型来定量分析的影响调制的星形胶质细胞在不同浓度的外源性GABA神经元的兴奋性。这是一个重要的问题的最近的研究对GABA ergic神经元,星形胶质细胞信号传导的机理,以及仿真结果提供重要线索涉及GABA信号机制。

我们的研究产生了一些预测。首先,Ca的周期和振幅^{2 +}信号被增加GABA剂量强度显著提高。没有外源性刺激,即 ,神经活动也可以引发病患相对较慢的Ca^{2 +}振荡。事实上,星形胶质细胞Ca^{2 +}事件发生在生理条件下缓慢而持续的方式68年]。这可能是由于的完整细胞内级联glutamate-activated星形胶质细胞需要连续事件包括星形mGluR激活,第二信使IP₃生产、星形胶质细胞Ca^{2 +}海拔和星形gliotransmitter释放。符合(20.),我们的研究结果表明,外源性GABA产生浓度增加海拔星形胶质细胞Ca^{2 +}。

众所周知,星形胶质细胞释放谷氨酸通过多种途径(69年),Ca^{2 +}端依赖胞外分泌可能是最广泛的研究。考虑到自发的星形Ca^{2 +}振荡(70年),神经活动,或外部stimulus-induced Ca^{2 +}增加(71年),似乎有一种共识,即增加Ca^{2 +}浓度导致谷氨酸释放和随后的神经调节。然而,Ca^{2 +}端依赖机制仍然是一个有争议的话题。最近的研究表明,Ca^{2 +}端依赖gliotransmission是药理现象而非生理过程(72年]。星形胶质细胞Ca的复杂性^{2 +}活动(73年文献报告),也就不足为奇了一些不一致的结果对谷氨酸释放和gliotransmission的机制。虽然机制尚未完全解决,发表星形胶质细胞的数量计算模型都是基于星形Ca^{2 +}信号(35]。我们的模型也考虑了Ca^{2 +}端依赖机制与星形胶质细胞谷氨酸释放的方法。本文数值结果验证星形胶质细胞功能的转换GABA抑制glutamatergic励磁,星形Ca^{2 +}活动网络兴奋性是一个关键因素。尽管突触谷氨酸的释放抑制GABA,星形胶质细胞Ca^{2 +}增强的响应在这个模型中,可能是放大GABA间相互作用_BR和mGluR-induced Ca^{2 +}信号(29日]。如果这些是通过实验进一步验证,无论神经递质刺激星形胶质细胞,Ca的干预^{2 +}信号可能是一些药物靶点的潜在机制。例如,抗惊厥药物通过阻断星形Ca神经元兴奋性降低^{2 +}信号(64年]。

我们的模型的另一个重要的发现是,GABA和星形谷氨酸兴奋性突触前终端扮演对立的角色。我们使用神经递质耗竭和重返社会描述基本的调制释放概率由这两个因素。GABA的净效应和星形谷氨酸兴奋性突触前终端是由于共存的混合场景。结果表明,增强星形谷氨酸的释放会导致更强的泡招聘和释放与GABA的抑制作用。从信息传播的角度,突触前谷氨酸释放的概率依赖于突触前活动的模式集成的矛盾影响GABA和星形谷氨酸。因此,synapse可以被认为是一个过滤器74年),确定突触信息传递到突触后神经元。

我们的模型说明astrocyte-elicited SIC extrasynaptically位于突触后NMDA受体的激活的其他机制影响神经元的活动。与突触后的结果产生的高频率活动中心在病理条件下(48,66年,75年],SIC-mediated神经兴奋性的增加在我们的研究似乎略有调制振幅和周期。这种情况可能导致从集成的抑制性突触后神经元的输入,这是连接到大约20抑制性神经元在我们的模型中。事实上,中心通过移植可以放大mGluRs星形胶质细胞,但这是通常观察到癫痫等病理组织(76年]。尽管很难对抗GABA的额外的数量,这些结果证明星形胶质细胞参与神经活动的调制,这表明星形谷氨酸介导的增加励磁neural-astrocyte网络。

总的来说,本研究试图描述的模型模拟外源性刺激下的双向neuron-astrocyte交互。这些结果证明星形胶质细胞参与突触传递并建议GABA-activated星形胶质细胞的兴奋性驱动神经网络。事实上,之间存在着微妙的平衡在中枢神经系统兴奋和抑制。星形胶质细胞有可能调节突触活动的能力和维护这种excitatory-inhibitory平衡特别是大脑,在大脑功能是深远的。

数据可用性

本研究中的数据都可以在请求从相应的作者。由于隐私数据没有公开的或道德的限制。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项研究得到了国家自然科学基金(批准号61703133和61703133)和年轻学者的河北省自然科学基金(批准号F2018201070)。

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