Gennaio 08 2020
Potenziali di azione dendritica e calcolo nei neuroni corticali dello strato umano 2/3
Uno speciale programma di sviluppo nel cervello umano guida l’ispessimento sproporzionato dello strato corticale 2/3. Ciò suggerisce che l’espansione dello strato 2/3, insieme ai suoi numerosi neuroni e ai loro grandi dendriti, possa contribuire a ciò che ci rende umani. Gidon et al. così studiato la fisiologia dendritica dei neuroni piramidali strato 2/3 in fette prelevate da tessuto cerebrale resecato chirurgicamente in pazienti con epilessia. Le doppie registrazioni somatodendritiche hanno rivelato classi di potenziale d’azione precedentemente sconosciute nei dendriti di questi neuroni, che rendono la loro attività molto più complessa di quanto si pensasse in precedenza. Questi potenziali d’azione consentono ai singoli neuroni di risolvere due problemi computazionali di vecchia data nelle neuroscienze che erano considerati richiedenti reti neurali multistrato.
Abstract
Le proprietà elettriche attive dei dendriti modellano l’input e l’output neuronale e sono fondamentali per la funzione cerebrale. Tuttavia, la nostra conoscenza dei dendriti attivi è stata quasi interamente acquisita dagli studi sui roditori. In questo lavoro, abbiamo studiato i dendriti dei neuroni piramidali di livello 2 e 3 (L2 / 3) della corteccia cerebrale umana ex vivo. In questi neuroni, abbiamo scoperto una classe di potenziali di azione dendritica mediata dal calcio (dCaAPs) le cui forme d’onda ed effetti sulla produzione neuronale non sono stati precedentemente descritti. Contrariamente ai tipici potenziali di azione tutti o nessuno, i dCaAP sono stati classificati; le loro ampiezze erano massime per stimoli di livello soglia, ma inumidite per stimoli più forti. Questi dCaAPs hanno consentito ai dendriti dei singoli neuroni piramidali neocorticali umani di classificare input linearmente non separabili, un calcolo che convenzionalmente si pensava richiedesse reti multistrato.
Fonti:
- Albert Gidon1, Timothy Adam Zolnik1, Pawel Fidzinski2,3, Felix Bolduan4, Athanasia Papoutsi5, Panayiota Poirazi5, Martin Holtkamp2, Imre Vida3,4, Matthew Evan Larkum1,3,*
- 1Institute for Biology, Humboldt-Universität zu Berlin, Berlin, Germany.
- 2Epilepsy-Center Berlin-Brandenburg, Department of Neurology, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany.
- 3NeuroCure Cluster, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany.
- 4Institute of Integrative Neuroanatomy, Charité-Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germany.
- 5Institute of Molecular Biology and Biotechnology, Foundation for Research and Technology – Hellas (IMBB-FORTH), Crete, Greece.
See all authors and affiliationsScience 03 Jan 2020:
Vol. 367, Issue 6473, pp. 83-87
DOI: 10.1126/science.aax6239