The influence of sodium and potassium dynamics on excitability, seizures, and the stability of persistent states: I. Single neuron dynamics.
The influence of sodium and potassium dynamics on excitability, seizures, and the stability of persistent states: I. Single neuron dynamics.
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DOI：
10.1007/s10827-008-0132-4
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发表时间：
2009-04
影响因子：
1.2
通讯作者：
Barreto, Ernest
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cressman, John R., Jr.;Ullah, Ghanim;Ziburkus, Jokubas;Schiff, Steven J.;Barreto, Ernest
在这些论文中，我们研究了钠和钾的相互关联的动力学如何影响神经元的兴奋性，癫痫发作的发生以及活动持续状态的稳定性。在这第一篇论文中，我们构建了一个数学模型，由一个单一的电导为基础的神经元连同内和细胞外离子浓度动态。我们制定了一个减少这个模型，允许详细的分叉分析，并表明，减少的模型是一个合理的近似完整的模型。我们发现，内在神经元电流，钠钾泵，神经胶质细胞和扩散之间的竞争可以产生非常缓慢和大幅度的离子浓度振荡类似于在癫痫发作中所看到的生理。使用简化模型，我们确定的动力学机制，引起这些现象。这些模型揭示了几个实验可检验的预测。我们的工作强调了离子浓度稳态在神经元正常功能中的关键作用，并指出了可能导致癫痫等病理状态的重要基本过程。
In these companion papers, we study how the interrelated dynamics of sodium and potassium affect the excitability of neurons, the occurrence of seizures, and the stability of persistent states of activity. In this first paper, we construct a mathematical model consisting of a single conductance-based neuron together with intra- and extracellular ion concentration dynamics. We formulate a reduction of this model that permits a detailed bifurcation analysis, and show that the reduced model is a reasonable approximation of the full model. We find that competition between intrinsic neuronal currents, sodium-potassium pumps, glia, and diffusion can produce very slow and large-amplitude oscillations in ion concentrations similar to what is seen physiologically in seizures. Using the reduced model, we identify the dynamical mechanisms that give rise to these phenomena. These models reveal several experimentally testable predictions. Our work emphasizes the critical role of ion concentration homeostasis in the proper functioning of neurons, and points to important fundamental processes that may underlie pathological states such as epilepsy.
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Feng, ZY;Durand, DM
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MCBAIN, CJ
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DOI：
10.1016/b978-012373649-9.50029-6
发表时间：
2008-01-01
期刊：
COMPUTATIONAL NEUROSCIENCE IN EPILEPSY
影响因子：
--
作者：
Froehlich, Flavio;Timofeev, Igor;Bazhenov, Maxim
通讯作者：
Bazhenov, Maxim