显示γ-振荡、睡眠纺锤波和致痫性发作的单柱丘脑皮质网络模型
Single-Column Thalamocortical Network Model Exhibiting Gamma Oscillations, Sleep Spindles, and Epileptogenic Bursts
Roger D. Traub,1 Diego Contreras,2 Mark O. Cunningham,3 Hilary Murray,3 Fiona E. N. LeBeau,3
Anita Roopun,3 Andrea Bibbig,1 W. Bryan Wilent,2 Michael J. Higley,2 and Miles A. Whittington3
1Departments of Physiology and Pharmacology and Neurology, State University of New York, Downstate Medical Center, Brooklyn, New York;
2Department of Neuroscience, University of Pennsylvania School of Medicine, Philadelphia, Pennsylvania;
3School of Biomedical Sciences, University of Leeds, Leeds, United Kingdom
Submitted 20 September 2004; accepted in final form 3 November 2004
(Translated by Song Jian)
为了更好地理解丘脑皮层神经元群中的群体现象,我们构建了一个由3560个多房室神经元(包括胞体、分支树突和部分轴突)组成的网络模型。神经元类型包括浅表锥体(superficial pyramids)(具有规则的尖峰[regular spiking,RS]和快速节奏性迸发[fast rhythmic bursting,FRB]放电行为);RS棘状星状(spiny stellates);快速尖峰(fast spiking,FS)中间神经元,具有篮状(basket-type)和轴突型(axoaxonic types)连接,位于皮层浅层和深层;低阈值尖峰(low threshold spiking,LTS)间神经元,与主细胞树突相接触;深锥体(deep pyramids),可能具有RS或固有的迸发(intrinsic bursting,IB)放电行为,并具有非簇状的顶端树突(nontufted apical dendrites)或长簇状的顶端树突(long tufted apical dendrites);丘脑皮质中继细胞(thalamocortical relay,TCR)和网状核(nucleus reticularis,nRT)细胞。尽管有许多随意的选择是必要的,在可能的范围内,电生理学和突触连接都是基于已发表的数据。除了突触连接(通过AMPA/kainate、NMDA和GABAA受体),我们还包括中间神经元树突、nRT细胞和TCR细胞之间的电耦合,以及某些皮质主神经元近端轴突之间的电耦合。我们的网络模型复制了一些观察到的群体现象,包括1)持续的γ-振荡;2)丘脑皮质睡眠纺锤波;3)一系列同步的群体迸发,类似于电记录的癫痫发作;4)孤立的双神经元群迸发,叠加极快振荡(>100Hz,“very fast Oscillations,VFO”);5)尖峰波(spike-wave),长矛波(polyspike-wave),速度快(fast runs)(约10Hz)。我们发现,当GABAA和GABAB受体同时被阻断时,在有海藻酸钠存在的情况下,大鼠听觉皮层会出现包含VFO的癫痫样迸发,包括双脉冲和多脉冲。轴突之间的电耦合似乎是持续γ-波的必要条件(如前所述),此外,还在致癫痫事件的详细形成过程中发挥作用。棘状星状细胞之间反复出现的突触兴奋程度,以及它们在多次迸发过程中激发的倾向,在形成致痫事件中也显得至关重要。
翻译稿件:显示γ-振荡、睡眠纺锤波和致痫性发作的单柱丘脑皮质网络模型
翻译原件:Single-Column Thalamocortical Network Model Exhibiting Gamma Oscillations, Sleep Spindles, and Epileptogenic Bursts【原件过大,只上传部分】