¿Hay una neurona biológica que se dispara en respuesta a las corrientes hiperpolarizantes?

Como antecedentes, he estado construyendo modelos electrofisiológicos de neuronas, y en el proceso me topé con un modelo que en todos los aspectos es biológicamente plausible, pero tiene una propiedad extraña que no pensé que sucediera en la naturaleza. Se dispara en respuesta a las corrientes hiperpolarizadas.

Mi modelo particular tiene solo un canal iónico que tiene propiedades similares al canal de sodio transitorio de Hodgkin-Huxley. Tiene una puerta de activación y una puerta de inactivación. La razón por la que solo uso un único canal de iones es que estaba explorando si pudiera crear una neurona con picos mínimos con un solo canal. La respuesta es sí, pero tiene propiedades diferentes a las que esperaba.

Básicamente, cuando inyecto una corriente hiperpolarizante, aumenta y la corriente despolarizante hace que deje de aumentar.

Sé que puede ocurrir un bloqueo de despolarización, mi corriente no es tan alta, de hecho, su ausencia de corriente no produce picos. Tiene un potencial de reposo normal de alrededor de -55 mV y dispara hacia arriba hasta alrededor de +40 mV.

También tenga en cuenta que si cambio los parámetros, obtengo una neurona más normal que se dispara en respuesta a las corrientes despolarizantes. Entonces, la propiedad debe estar relacionada de alguna manera con la cinética del canal iónico.

La pregunta es: ¿hay neuronas biológicas que se disparan cuando se inyectan corrientes hiperpolarizantes?

Esta es una pregunta muy interesante y espero que sea bien recibida. Bienvenido a Biology SE si tiene preguntas o necesita ayuda, visite el Centro de ayuda .
¿Podrías contarnos un poco más sobre el modelo? ¿Sigue la cinética de Hodgkin y Huxley? ¿Qué tipos de canales se incluyen en el modelo? ¿Modelaste una neurona específica?
@AliceD. Agregué una descripción del modelo, ¿espero que ayude? No estaba seguro de si estaba permitido publicar las ecuaciones completas que reproducen las ecuaciones, pero estoy más preguntando si el comportamiento se ve en algún lugar de la naturaleza.
Busque "excitación de rebote" o "pico de rebote".

Respuestas (2)

Estaba investigando un poco más y me topé con este artículo del Dr. Izhikevich que describe las neuronas como un sistema que puede exhibir resonancia. El autor construyó un modelo que él llama resonar y disparar, que es un modelo lineal de una neurona por partes.

Lo interesante, y por qué lo menciono, es que puede responder a "dos pulsos inhibidores, que si se sincronizan correctamente harán que la neurona se dispare, pero ninguno de los pulsos inhibidores por sí solo puede hacer que la neurona se dispare".

Siguiendo algunas de las citas en el artículo (que se encuentran aquí ), aparentemente las neuronas del tálamo pueden exhibir resonancia y, por lo tanto, teóricamente pueden dispararse en respuesta a la frecuencia de entrada correcta. Sin embargo, es importante tener en cuenta que las neuronas talámicas están cerca del umbral y no están recibiendo la entrada inhibidora doble de la que habla Izhekivich en su artículo. El segundo artículo utiliza un protocolo ZAP.

Un protocolo Zap inyecta una onda sinusoidal en una neurona y cambia lentamente la frecuencia linealmente en el tiempo.

yo Z A PAGS ( t ) = pecado ⁡ ( ( ω 0 + ω t ) t )
dónde ω 0 y ω 1 son constantes.

No estoy seguro si se me permitió responder mi propia pregunta después de aceptar la respuesta de otra persona, pero pensé que esto era relevante y útil para los demás.
¡Puedes responder tu propia pregunta con seguridad! De hecho, se alienta. Sin embargo, tenga en cuenta que su pregunta se refería a ejemplos de neuronas reales y que los dos artículos citados se refieren a modelos. +1 por tu elaboración :)

Respuesta corta Los
potenciales de acción siempre se generan después de un paso de despolarización.

Antecedentes Los
potenciales de acción se generan por la despolarización previa de una neurona, normalmente por la acción de un neurotransmisor excitatorio. Un potencial de acción es, por definición, una despolarización aguda, seguida de un paso de repolarización algo más lento. El paso más importante en un potencial de acción es la activación de los canales de sodio dependientes de voltaje (VGSC). Los VGSC se abren cuando el potencial de membrana supera un cierto voltaje tras la despolarización ( Liu et al. 2012 ), iniciando a su vez el paso de despolarización del potencial de acción. Por lo tanto, los potenciales de acción siempre se generan a través de la despolarización.

El único canal iónico que conozco que puede mediar en un flujo de entrada de cationes inducido por hiperpolarización similar al que se observa en los VOSC es la clase de canales activados por nucleótidos cíclicos (HCN) activados por hiperpolarización. La corriente asociada (I h ) es un flujo catiónico no específico (Na + , Ca 2+ ). El canal HCN se abre cuando el potencial de membrana se hiperpolariza. Por lo tanto, genera una corriente de entrada despolarizante positiva relativamente pequeña. está implicado principalmente en el establecimiento de la frecuencia de la actividad del marcapasos en, por ejemplo, las neuronas de relevo talámicas que están implicadas en la actividad cortical oscilatoria característica del sueño de ondas lentas. Sin embargo, yo hen sí mismo no provoca picos, genera corrientes postsinápticas excitatorias (EPSC) asociadas con potenciales postsinápticos excitatorios (EPSP), pero no picos completos (McCormick & Pape, 1990) .

Modelo de evaluación y recomendaciones

  1. ¿Quizás identificó los EPSP como potenciales de acción? Ellos no son.
  2. Su potencial de membrana en reposo es muy alto (despolarizado); un valor más típico es -70 mV .
  3. Los VOSC se abren alrededor de -50 mV , por lo que su potencial de membrana en reposo está muy cerca del umbral del potencial de acción. Cualquier pequeña perturbación que conduzca a un flujo de cationes bit desencadenará potenciales de acción. Con un poco de corrientes de fuga estocásticas incluidas, lo que obtienes es una neurona de picos espontáneos. Una actividad similar también puede preparar el escenario para su observación fuera de lo común .
  4. Sugerencia: reduzca su potencial de membrana en reposo a un valor más conservador (-70 mV) y verifique la diferencia entre los EPSP y los potenciales de acción. Si observa la siguiente figura, puede ver que, en el potencial de membrana en reposo elegido, está oscilando entre el umbral de potencial de actina / EPSP. Resulta una situación biestable.

AP frente a EPSP
Potencial de acción versus EPSP. Fuente: Qué, cuándo y cómo

Referencias
Liu et al. BMC Neurosci 2012; 25 :2-9
McCormick & Pape. J Physiol 1990; 431 :291-318

Oye, ¿revisaste la sala de chat?
¡Gracias! Definitivamente ayuda. Me quedé demasiado atrapado en las matemáticas de las ecuaciones, y esto me ayudó a darme cuenta de mis parámetros, donde no estaban en un rango biológicamente relevante.
¿Hay una neurona biológica que se dispara en respuesta a las corrientes hiperpolarizantes?
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