初级视觉皮层主要神经元的树突状整合( Dendritic integration in principal neurons of the primary visual cortex )

LN Fletcher

神经科学的一个关键挑战是定义神经元回路是如何驱动行为和认知的。感觉、内部和运动信息的整合是中枢神经系统进行的一项关键计算，而哺乳动物的新皮层在这一过程中起着重要作用。对单个神经元内突触输入整合的研究表明，树突信息处理在新皮层电路计算的实现中具有关键作用。尽管大脑皮层的大体形态存在广泛的变异，其驻留神经元的形态也很复杂，但树突整合的模型很大程度上来源于对啮齿动物体感皮层神经元的分析。目前尚不清楚这些模型是否适用于新皮层地幔。为了解决这一问题，我描述了大鼠初级视皮层(V1)的第5B层(L5B)锥体神经元的解剖学、电生理学和计算特性的多层面研究。这些实验揭示了该神经元亚群的物理和生物物理特性在V1纵轴上的梯度。采用高分辨率全脑结构磁共振成像技术，显示出骨尾侧皮层厚度的陡峭下降。通过对V1区L5B锥体神经元形态学的详细手工重建，发现顶点树突干长度的特异性下降反映了皮层厚度的梯度，但树突形态学的任何其他改变，包括树突直径。同时进行多位点膜片钳记录,发现L5B锥体神经元的远端顶点树突区和体周区之间存在一个向尾侧的电区隔梯度,这是体感皮层中这些神经元的一个特征。在体感皮层中,L5B锥体神经元的电区隔有一个向尾侧的电区隔梯度,而L5B锥体神经元的电区隔也有一个向尾侧的电区隔梯度,而L5B锥体神经元的电区隔也有一个向尾侧的电区隔梯度。计算模型表明，形态梯度和细胞内电阻率的平行梯度共同加剧了头端和尾端V1区L5B锥体神经元电区隔的差异，而主动电压门控电导的分布进一步加剧了这一差异。电流钳、动态钳和谷氨酸微离子导入实验显示了基本不同的输入-输出转换。在整合远端顶点树突和躯体输入时，吻侧V1神经元起着与躯体感觉皮层神经元类似的分层、分格整合器的作用。尾侧V1神经元充当紧凑的轴-体整合器，不需要树突棘波将远端的树突输入转化为动作电位放电。这些数据证明了L5B神经元的树突触输入在V1内的位置不同而处理不同，这一发现表明新皮层回路计算不是规范的，而是表现出区域内和区域间的变化，驱动了不同的输入-输出转换。

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