Autapse - Autapse
Autapse je chemické nebo elektrické synapse z neuronu na sebe. Lze jej také popsat jako synapsi tvořenou axonem neuronu na jeho vlastních dendritech , in vivo nebo in vitro .
Dějiny
Termín „autapse“ poprvé vytvořili v roce 1972 Van der Loos a Glaser, kteří je pozorovali při Golgiho přípravcích králičí týlní kůry, zatímco původně prováděli kvantitativní analýzu obvodů neokortexu . Také v roce 1970, autapses byly popsány u psů a krysí mozkové kůry , opice neostriatu a kočky míchy .
V roce 2000 byly poprvé modelovány jako podpora perzistence v rekurentních neuronových sítích . V roce 2004 byly modelovány jako demonstrace oscilačního chování , které chybělo ve stejném modelu neuronu bez autapse. Přesněji řečeno, neuron osciloval mezi vysokou rychlostí střelby a potlačením střelby, což odráží chování prasknutí špičky, které se typicky vyskytuje v mozkových neuronech. V roce 2009 byly autapsy poprvé spojeny s trvalou aktivací. To navrhlo možnou funkci pro excitační autapse v nervovém obvodu. V roce 2014 bylo prokázáno, že elektrické autapsy generují stabilní cílové a spirálové vlny v síti neuronového modelu . To naznačovalo, že hráli významnou roli při stimulaci a regulaci kolektivního chování neuronů v síti. V roce 2016 byl nabídnut model rezonance.
K simulaci podmínek „stejné buňky“ byly použity autapsy, které vědcům pomohly provést kvantitativní srovnání, například studium toho, jak antagonisté N -methyl-D-aspartátového receptoru (NMDAR) ovlivňují synaptické versus extrasynaptické NMDAR.
Formace
Nedávno bylo navrženo, že by se autapsy mohly tvořit v důsledku blokování přenosu neuronového signálu, například v případech axonálního poškození vyvolaného otravou nebo překážkou iontových kanálů. Kromě pomocného axonu se mohou vyvinout dendrity ze soma, které vytvoří autapse, který pomůže napravit přenos signálu neuronu.
Struktura a funkce
Autapse mohou být buď glutamát uvolňující (excitační) nebo GABA uvolňující (inhibiční), stejně jako jejich tradiční protějšky synapse. Podobně mohou být autapsy svou povahou elektrické nebo chemické.
Obecně řečeno, negativní zpětná vazba v autapsech má tendenci inhibovat dráždivé neurony, zatímco pozitivní zpětná vazba může stimulovat klidové neurony.
Ačkoli stimulace inhibičních autapses neindukoval hyperpolarizační inhibiční postsynaptický potenciál v interneuronech z vrstvy V části neokortikálních plátky, byly prokázáno nárazu dráždivosti. Při použití antagonisty GABA k blokování autapse se zvýšila pravděpodobnost okamžitého následného druhého kroku depolarizace po prvním kroku depolarizace. To naznačuje, že autapsy působí potlačením druhého ze dvou přesně načasovaných kroků depolarizace, a proto mohou na tyto buňky poskytovat zpětnou vazbu. Tento mechanismus může také potenciálně vysvětlit inhibici posunu .
V buněčné kultuře bylo prokázáno, že autapsy přispívají k prodloužené aktivaci neuronů B31 / B32 , které významně přispívají k chování reakce na potravu v Aplysii . To naznačuje, že při zprostředkování pozitivní zpětné vazby mohou hrát roli autapsy. Je důležité si uvědomit, že autapse B31 / B32 nebyla schopna hrát roli při iniciaci aktivity neuronu, i když se předpokládá, že pomohla udržet depolarizovaný stav neuronu. Míra, do jaké autapsy udržují depolarizaci, zůstává nejasná, zejména proto, že ostatní komponenty nervového obvodu (tj. Neurony B63) jsou také schopné poskytovat silný synaptický vstup v průběhu depolarizace. Dále bylo navrženo, že autapsy poskytují neuronům B31 / B32 schopnost rychle repolarizovat . Bekkers (2009) navrhuje, že konkrétní blokování příspěvku autapse a následné vyhodnocení rozdílů s nebo bez blokovaných autapse by mohlo lépe osvětlit funkci autapse.
Hindmarsh – Rose (HR) modelové neurony prokázaly chaotické , pravidelné stouply , klidové a periodické vzorce dávkového odpalování bez autapse. Po zavedení elektrické autapse se periodický stav přepne do chaotického stavu a zobrazuje střídavé chování, které zvyšuje frekvenci s větší autaptickou intenzitou a časovým zpožděním. Na druhé straně excitační chemické autapsy zvýšily celkový chaotický stav. Chaotický stav byl snížen a potlačen v neuronech pomocí inhibičních chemických autapse. V HR modelových neuronech bez autapse se způsob střelby změnil z klidového na periodický a poté na chaotický, když se zvýšil stejnosměrný proud . Obecně platí, že neurony modelu HR s autapsy mají schopnost vyměnit se za jakýkoli vzor střelby, bez ohledu na předchozí vzor střelby.
Umístění
Bylo zjištěno, že neurony z několika oblastí mozku, jako je neokortex, substantia nigra a hippocampus, obsahují autapsy.
Autapses bylo pozorováno, že je relativně hojnější v GABAergního koše a dendritických cílení buněk na kočičí zrakové kůry ve srovnání s spiny hvězdicovitě , dvojité kytice a pyramidových buněk , což naznačuje, že stupeň neuronu self-inervace je buněčně specifický. Kromě toho byly autapse buněk zaměřených na dendrit v průměru dále od soma ve srovnání s autapsy buněk koše.
80% pyramidových neuronů vrstvy V ve vývoji potkaních neokortiků obsahovalo autaptická spojení, která byla spíše umístěna na bazálních dendritech a apikálních šikmých dendritech než na hlavních apikálních dendritech . Dendritické polohy synaptických spojení stejného typu buněk byly podobné jako u autapse, což naznačuje, že autaptické a synaptické sítě sdílejí společný mechanismus formování.
Důsledky nemoci
V 90. letech bylo navrženo , že paroxysmální depolarizační interiktální epileptiformní výboje typu shift jsou primárně závislé na autaptické aktivitě solitárních excitačních hipokampálních krysích neuronů pěstovaných v mikrokultuře.
V nedávné době se ukázalo , že v lidských neokortikálních tkáních pacientů s neléčitelnou epilepsií mají autobasy GABAergického výstupu rychlých neuronů (FS) silnější asynchronní uvolňování (AR) ve srovnání s neepileptickými tkáněmi i jinými typy synapsí zahrnujících FS neurony. Studie zjistila podobné výsledky i na krysím modelu. Bylo navrženo zvýšení reziduální koncentrace Ca2 + navíc k amplitudě akčního potenciálu v neuronech FS, které způsobují toto zvýšení AR epileptické tkáně. Antiepileptika by mohla potenciálně cílit na tento AR GABA, který se zdá, že se nekontrolovatelně vyskytuje při autonehodách neuronů FS.
Účinky léků
Použití glia-upravené médium pro léčbu gliových bez čistí krysích gangliových mikrokultur bylo prokázáno, že výrazně zvýšit počet autapses na neuron ve srovnání s kontrolou. To naznačuje, že rozpustné faktory citlivé na proteinázu K odvozené od glia indukují tvorbu autapse v gangliových buňkách sítnice krys.