m+Medelevator.RU
← Поиск публикаций
PLoS computational biology · 2025

Аксонное обеспечение и фокус миэлина дистрофии изменяют потенциальные возможности распространения в многокамерных нейронных моделях.

СтатьяПоддержка NIH: внешняя программаНазвание и аннотация: Машинный перевод · не проверен
Обработка статьи · этапы, ошибки и управление
Загрузка состояния…

История · было → стало

Состояние обновляется каждые 5 секунд, пока блок открыт. Процент показывается только там, где известен объём работы. Пауза останавливает продолжение этапа; текущий запрос к источнику может завершиться.

Sengupta Nilapratim, Luebke Jennifer I, Weaver Christina M

Аннотация

Потенциалы действий (ВП) распространяются вдоль аксонов, с тем чтобы обеспечить точную и быструю нейронную связь. Аксоны расширяют диапазон данных нейронов, распространяя сигналы на множественные цели, но также увеличивая их электрические требования. Myelication облегчает соленое проводничество, резко увеличивая скорость передачи и обеспечивая точность проведения на большие расстояния. Взаимосвязь между миелиной дистрофией и аксонной арборизацией по-прежнему в значительной степени не изучена, несмотря на их роль в повреждении АП-провода в мозговых цепях. Здесь мы использовали когорты биофизически детализированных, многокамерных моделей обезьяньего дорзонального (dlPFC) слоя 3 пирамидальных нейронов для изучения того, как аксонное обеспечение, миелинская дистрофия и другие структурные и биофизические нарушения влияют на скорость проведения АP (CV). Мы определили диаметр ядра и расположение точки ветки, особенно его расстояние от сомы, в качестве ключевых структурных определяющих факторов CV. В патологоанатомических условиях ветки стали местами повышенной уязвимости, где даже основной ущерб миелину заметно ухудшился. Эффективность воспоминаний о восстановлении CV зависит от количества сегментов, которые заменяют каждую демиелинированную область. Эффективное сопротивление постоянному и контактному вводу во многом прогнозировало сокращение выбросов CV, вызванное структурными изменениями. Помимо обезвоживания, CV был весьма чувствительным к вариациям аксоплазмических и мембранных резистивий, образованию шаров-миелинов и перераспределению ионных каналов. Эти выводы служат механистической основой для понимания проводимости АП в миелионированных аксонах со сложными топологиями, а также указывают на потенциальные факторы, лежащие в основе индивидуальных различий в уязвимости к когнитивным расстройствам. Таким образом, эта работа является важным элементом многомасштабной модели сетевых и поведенческих последствий старения, а также аксонопатий, таких, как множественный склероз, болезнь Альцгеймера и травматическая травма мозга.
Оригинал публикации

Axon collateralization and focal myelin dystrophy alter action potential propagation in multicompartment pyramidal neuron models.

Action potentials (APs) propagate along axons to enable precise and rapid neuronal communication. Axon collaterals extend a given neuron's range by distributing signals to multiple targets, but also increase its electrical demands. Myelination facilitates saltatory conduction, dramatically enhancing transmission speed and ensuring conduction fidelity over long distances. The interplay between myelin dystrophy and axonal arborization remains largely unexplored, despite their role in the impairment of AP conduction in brain circuits. Here we used cohorts of biophysically detailed, multicompartmental models of rhesus monkey dorsolateral prefrontal cortex (dlPFC) layer 3 pyramidal neurons to investigate how axon collateralization, myelin dystrophy, and other structural and biophysical perturbations affect AP conduction velocity (CV). We identified core diameter and branch point location, particularly its distance from the soma, as key structural determinants of CV. Under pathological conditions, branch points emerged as sites of heightened vulnerability, where even focal myelin damage markedly impaired conduction. The efficacy of remyelination to restore CV depended on the number of segments that replaced each demyelinated region. Effective length constant and focal input resistance largely predicted CV reductions caused by structural changes. In addition to demyelination, CV was highly sensitive to variations in axoplasmic and membrane resistivities, the formation of myelin balloons, and ion channel redistribution. These findings offer a mechanistic framework for understanding AP conduction in myelinated axons with complex topologies, while also pointing to potential factors underlying individual differences in vulnerability to cognitive impairments. This work thus provides an important building block for multiscale modeling of network and behavioral effects of aging, as well as axonopathies such as multiple sclerosis, Alzheimer's disease, and traumatic brain injury.

Предметные рубрики MeSH

ИП Урсолов Владлен Сергеевич

ИНН 500118482352 · ОГРНИП 314500117700049

Реквизиты и контакты