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健康和低多巴胺状态下基底神经节网络的瞬态响应
作者:数学建模与神经计算 发布日期:2022-5-17
 点击:683
关键词:-

健康和低多巴胺状态下基底神经节网络的瞬态响应

Transient Response of Basal Ganglia Network in Healthy and Low-Dopamine State

Kingshuk Chakravarty,1 Sangheeta Roy,1 Aniruddha Sinha,1 Atsushi Nambu,2,3
Satomi Chiken,2,3 Jeanette Hellgren Kotaleski,4,5 and Arvind Kumar4

1TCS Research, Tata Consultancy Services, Kolkata, 700160, India,
2Division of System Neurophysiology, National Institute for Physiological
Sciences, Okazaki, 444-8585, Japan,
3Department of Physiological Sciences, SOKENDAI (Graduate University for
Advanced Studies), Okazaki, 444-8585, Japan,
4Department of Computational Science and Technology, School of Computer
Science and Communication, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, SE-
10044, Sweden, and
5Department of Neuroscience, Karolinska Institute, Stockholm, SE 171 77,
Sweden



摘要:基底神经节 (BG) 对各种运动和认知功能至关重要。持续性低多巴胺(例如,帕金森病;PD)引起的变化导致稳态种群活动(b 波段振荡)和 BG 瞬态响应的异常变化。通常,短暂的皮层刺激会导致黑质网状部(SNr;BG 的输出)中的三相反应。三相反应的特性由多巴胺水平决定。虽然对异常稳态活动的机制进行了深入研究,但仍不清楚哪些 BG 相互作用对 BG 中的异常瞬态响应至关重要。此外,尚不清楚稳态活动和瞬态响应异常变化的机制是否相同。在这里,我们使用 BG 网络模型的数值模拟来确定决定瞬态响应形状的关键因素。我们表明,在低多巴胺状态下,SNr 的异常瞬态响应涉及直接通路的变化以及外苍白球 (GPe) 内以及 GPe 和丘脑底核 (STN) 之间的反复相互作用。然而,从D2 型多刺投射神经元 (D2-SPN) 到 GPe 的连接对于塑造瞬态响应至关重要,通过将它们恢复到健康水平,即使在低多巴胺状态下,我们也可以恢复瞬态响应的形状。最后,我们表明导致异常瞬态响应的 BG 变化也足以在稳态下产生病理性振荡活动。


翻译原件:Transient Response of Basal Ganglia Network in Healthy and Low-Dopamine State

翻译稿件健康和低多巴胺状态下基底神经节网络的瞬态响应

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