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皮层中间神经元
发布日期:2012-4-22 11:07:16
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皮层中间神经元
 

 

在皮层,兴奋性锥体神经元和大锥体神经元树突顶端的抑制性中间神经元分层垂直皮层排列,作为与外界其他区域唯一直接输出交流的锥体神经元很早就得到重视,然而,局部中间神经元控制发放的时间和目标活动的时间相关性(Traub, Sejnowski, Tiesinga). 发放时间和同步发放被认为无脊椎动物神经编码的主要成分(Bazhenov). 因此,哺乳动物皮层中间神经元的作用和皮层宏观动力学作用非常重要。

 

皮层中有很多类中间神经元与局部特定的皮层细胞相关(Callaway).最近的一个惊人发现是同类中间神经元常被很强的电耦合联系起来(Connors, Hestrin),允许他们容易达到同步。例如, 激活的海马中间神经元网络产生γ频率范围(30-80 Hz)的相关活动(Buzsaki, Traub). 由于这些容易操作,多数上面的结果可以从盘中仍然活的脑切片观察到。然而,在活体内和活体网络内动力学性质变化很多。活体内的神经元更容易极化,具有更低的电阻(Steriade)。一些活体内的动力学在体外被重现,包括体内相关的活动(Sejnowski). 当使猴子觉醒的注意信号出现在被记录神经元的感受野时,发放变的同步,并且出现更多的γ和ζ频率的局部场电位(Fries).

 

最近提出一些局部神经元网络的数值计算作用:

 

(1)       中间神经元可以对锥体神经元的活动做一致性检测,当锥体神经元同步发放时,中间神经元变得激活,其他情形下,他们失活(Hestrin)

 

(2)       中间神经元的同步振荡可以促进局部锥体神经元的计算(Buzsaki),达到信息的优化传递(Tiesinga).

 

(3)       中间神经元导致的同步在信号捆绑中起作用,表示一个物体的不同方面(Conners).

 

(4)       神经元同步的水平可以调节目标神经元的响应特性,被认为是上下注意和期待的调控(Sejnowski).

 

(5)       皮层中神经元的相关性,可以用作两个分离嵌入得到调节处理流的放大(Tiesinga).

 

 
局部网络中相关活动机制可以用模型研究 (Bazhenov, Tiesinga, Traub). 这些模型解释和重现大量实验现象。然而,重要的问题是如何激发局部网络得到整体脑区的相关活动? 一个局部网络可以怎么计算? 为达到这个目,需要对最新实验现象模拟分析,并提出新的模型理论。

 

近十年,认知领域的研究人员利用脑功能成像,特别是fMRI,研究认知的过程,认知的状态和脑处理信息的经验。不幸的是,相对慢时间的fMRI测量的脑血液动力学结果,不是单个神经元的快时间发放,也不是人运动行为和经验的时间刻度。这个脑血液动力学和神经网络动力学的时间刻度差异导致集中在脑中特殊的认知过程发生“什么地方”,并不是“如何”发生。
 
幸运的是,人类运动和认知的时间刻度用LFPEEG大约毫秒级别-从内部和外部场动力学观察到的神经纤维网同步活动。LFPEEG时间的级别关系很难理解 (Lopes da Silva). 然而,最近任务和事件的LFPEEG相关研究说明,频率域相关现象,在宽和窄的范围内,与认知和行为都相关(von Stein). 此外,最近的研究显示许多ERP特性起源于EEG活动中的状态重组,不是脑信息处理区域发生的一系列单个动作电位状态(Makeig).
 
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