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