Una pregunta sobre las sinapsis

estamos investigando la ejecución de simulaciones del sistema nervioso de C. Elegans. La mayoría de la gente cree que el sistema nervioso del gusano codifica la información a través de potenciales graduados y/o de meseta en lugar de potenciales de acción, como sería el caso, por ejemplo, en muchas partes del sistema nervioso humano.

Estamos planeando construir sobre una simulación NEURON creada por el equipo de OpenWorm . Queremos ver a dónde podemos llegar al incluir mecanismos de canal y, lo que es más importante, al hacer la transición de un modelo de red de picos a un modelo que refleje la creencia anterior de que C. Elegans no usa potenciales de acción. Luego queremos comparar esto con los datos recopilados en la Universidad de Viena.

Ahora, soy un estudiante de matemáticas y este es un proyecto para la universidad, así que estoy totalmente confundido por los libros de neurociencia que he estado mirando. En cambio, espero que ustedes puedan ayudarme con mi pregunta. Para explicar, considere el siguiente escenario dentro de C. Elegans:

Digamos que tengo las neuronas A y B, conectadas a través de algún tipo de sinapsis. La neurona A es estimulada por una pinza de voltaje y genera un potencial graduado variable que dura un período prolongado (digamos 20 ms). Ahora, ¿cómo sería un potencial de membrana típico de la neurona B que uno esperaría en esta situación? En fotos:

El gráfico superior muestra el potencial de membrana de la neurona A en función del tiempo, el gráfico inferior muestra de manera similar a la neurona B.

Me doy cuenta de que esta es una pregunta algo mal planteada, pero no estoy pidiendo una explicación química o biológica detallada del proceso, sino una heurística que pueda servir como punto de partida para una simulación. En caso de que ya se sepa algo al respecto, le agradecería que me indicara las referencias.

La siguiente pregunta sería entonces cómo se podría implementar esto en NEURON, que solo tiene NetCon para crear redes. Pensé que podría usar una sinapsis simulada artificial dibujando un cilindro pequeño y largo con varios compartimentos entre las neuronas y luego usando una conexión de tipo gap, pero realmente no sé si esto tiene sentido.

¿Podría aclararlo? Pregunta "cuál sería una respuesta típica de la sinapsis conectada a la neurona B", pero la ilustración muestra NEURON B y un eje mV. ¿Qué pasa con la fuerza sináptica? Sinapsis inhibitorias vs excitatorias?
Gracias por el comentario, edité la pregunta. Me refiero a cómo se vería el potencial de membrana esperado en tal situación. Para la fuerza sináptica, estoy interesado en ambos casos (Para C Elegans, no lo sabemos, pero es posible hacer una estimación, por eso estoy interesado en ambos casos).

Respuestas (1)

Según este artículo de investigación de Lockary y Goodman, el potencial de reposo de la membrana de C. Elegans es doble porque es un potencial de reposo escalonado de -70 mV y -35 mV. Después de una activación inicial, se mantiene un potencial de reposo de -35 mV luego de una despolarización más alta, por lo que en su gráfico, la despolarización inicial sería un poco más alta y luego cae a -35 mV durante aproximadamente más de 60 segundos. Cuando termina, o recibe una señal inhibidora, cae a -70 mV. No veo ninguna razón por la que la neurona receptora responda de manera diferente siempre que la fuerza de activación sea suficiente para crear una despolarización positiva. Como menciona Izhaki en los comentarios, la fuerza de las conexiones sinápticas juega un papel importante. Aquí hay una buena tesis sobre la transferencia entre neutrones en C.Elgans, también explica los métodos para investigar los neutrones en el sistema nervioso central de C.Elegans, y parece ver dos patrones de activación según el método aplicado. Solo unos pocos de los neutrones se han registrado completamente en C. Elegans, por lo que es posible que se produzcan diferentes patrones potenciales, los sistemas nerviosos están lejos de ser homogéneos, los humanos parecen usar más de un tipo .

No puedo responder más que esto en este momento ya que no tengo tiempo para la lectura adicional, pero espero que esto sea al menos útil.

Gracias por las referencias, creo que implementar los potenciales de meseta en nuestro modelo al menos podría ser interesante de probar. También echaré un vistazo a la tesis.
La siguiente pregunta sería qué modelos matemáticos existen que producen potenciales de meseta en lugar de potenciales de acción. He publicado esto como una pregunta separada ( cogsci.stackexchange.com/q/13484/10893 ).
@Max Personalmente, no soy muy bueno en el modelado matemático o computacional en este momento. Sin embargo, sería fascinante saber cómo se desarrolla esta investigación. ¿Le importaría publicar un resumen una vez que tenga sus resultados?
Claro, se supone que debo escribir un resumen del proyecto para la universidad de todos modos.
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