Υπολογιστική μοντελοποίηση της δενδριτικής ενδυνάμωσης

• Κύριος συγγραφέας: Kυρίμη, Bασιλική
• Άλλοι συγγραφείς: Κωστόπουλος, Γεώργιος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2017
• Θέματα: Yπολογιστική μοντελοποίηση; Δενδρίτες; Ενδυνάμωση; Νευρώνες; Σώμα; Δενδριτική διακλάδωση; Computational modelling; Dendrites; Branch strength potentiation; Neurons; Soma; Dendritic arborization; 612.810 46

Οι δενδρίτες των CA1 πυραμιδικών νευρώνων, που βρίσκονται στον έσω κροταφικό λοβό του εγκεφάλου, μπορούν να χαρακτηριστούν ως “δυνατοί ” ή “αδύναμοι ” ανάλογα με το αν μετά από τη διέγερσή τους από κάποιο ερέθισμα , η ολοκλήρωση στο σώμα είναι μη γραμμική , και συγκεκριμένα υπερ-γραμμική ή γραμμική αντίστοιχα. Τα ποσοτικά κριτήρια που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα μελέτη για τον χαρακτηρισμό των δενδριτών σε δυνατούς και αδύναμους, είναι το πλάτος των EPSPs και ο ρυθμός αύξησης του δυναμικού στο σώμα του νευρώνα. Για τον καθορισμό χρονικής εξέλιξης του μεμβρανικού δυναμικού σε διάφορα σημεία της μεμβράνης, χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό NEURON, όπου ο νευρώνας προσομοιώνεται με ένα πολυτμηματικό μοντέλο με βάση τη μαθηματική θεωρία καλωδίων. Η μορφολογία του CA1 πυραμιδικού νευρώνα λήφθηκε από το αρχείο Duke- Southampton και προέρχεται από την τρισδιάστατη ψηφιοποίηση πραγματικών CA1 κυττάρων από τον ιππόκαμπο ποντικών. Από τους διαφορετικούς τύπους των τασεοελεγχόμενων διαύλων που βρίσκονται στους δενδρίτες του CA1 πυραμιδικού νευρώνα, επιλέξαμε αρχικά να μελετήσουμε τη μεταβολή στην αγωγιμότητα των διαύλων τύπου Κ1, που αναφέρεται ως αγωγιμότητα Α τύπου. Το φαινόμενο της δενδριτικής ενδυνάμωσης παρατηρήθηκε για έναν γειτονικό ως προς το σώμα του νευρώνα δενδρίτη. Σε περαιτέρω υπολογιστικά πειράματα όπου μειώνονταν ή αυξάνονταν άλλοι τύποι αγωγιμοτήτων δεν παρατηρήθηκε το φαινόμενο της δενδριτικής ενδυνάμωσης σε κανέναν δενδρίτη και συνεπώς μπορούμε να θεωρήσουμε ότι η μείωση της αγωγιμότητας τύπου Α παίζει ρόλο στην εκδήλωση του φαινομένου της δενδριτικής ενδυνάμωσης, αλλά δεν είναι το μοναδικό αίτιο. Η σχετική θέση του σημείου παροχής του ερεθίσματος πιθανώς να ευνοεί την εκδήλωση του φαινομένου εφόσον το μοντέλο δίνει υπερ-γραμμική απόκριση όταν ο δενρίτης εκφύεται από σημείο που βρίσκεται κοντά στο σώμα του νευρώνα και το ερέθισμα δίνεται σε σημείο του δενδρίτη που βρίσκεται σχετικά μακριά από το σημείο διακλάδωσης.