NETWORK SIMULATION OF A LOCOMOTION NEURAL CIRCUIT

运动神经电路的网络仿真

基本信息

  • 批准号:
    3385660
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 14.62万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    1991
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    1991-09-01 至 1996-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The goal of this research is to implement a natural network model for locomotion in a primitive vertebrate, the lamprey, using measured membrane properties of neurons from the intact spinal cord to calculate post- synaptic potentials. We view the network model as a modifiable framework continually suggesting and being updated by new experiments for a better understanding of CNS behavior. The membrane properties will include the effects of the voltage dependent conductances and thus provide a means to evaluate their role in the integration of synaptic input of neurons that are part of the spinal cord neural circuitry involved in locomotion. The proposed transfer function approach is a unique way to determine the activation functions for neuronal units that incorporate the non-linear membrane properties of both soma and dendritic membranes. The voltage clamp data will be used to obtain Hodgkin-Huxley type voltage- dependent kinetic parameters that will be incorporated in a full scale non- linear differential equation for the computation of potential responses of each neuronal unit. Simulations of neurophysiological activity will be done with a neural circuit consisting of the principal interneuron types on each side of the spinal cord. The stimulations will be done using both the non-linear activation functions and synaptic weights on the dendritic compartments of the unit neurons. The following permutations of the basic network will be made: 1) a varying number of each of the cell types, 2) random and specific synaptic connections, 3) variation in specific membrane properties especially with regard to site densities. The stimulations will provide an evaluation of the effect of an unique type of synaptic receptor, namely the voltage dependent NMDA (N-methyl-D- aspartate) type, on network properties. The consequences of activation on network behavior of NMDA receptors on synaptic transfer are likely to be profound. The preliminary results show that NMDA induces a sharp tuning behavior which can greatly accentuate and filter the response of impinging synaptic inputs. The NMDA effects are strongly dependent on the membrane potential and will greatly affect the nature of neuronal interactions during network activity. The proposed network simulations provide an opportunity to assess the role of NMDA receptors in neural processing using a realistic neural rather than extrapolating from isolated or tissue cultured neurons.
本研究的目标是实现一个自然网络模型 利用测量的膜在原始脊椎动物七鳃鳗中的运动 用完整脊髓神经元的特性来计算后遗症 突触电位。我们将网络模型视为一个可修改的框架 不断提出建议,并通过新的实验进行更新,以获得更好的结果 对中枢神经系统行为的理解。膜的属性将包括 与电压相关的电导的影响,从而提供了一种手段 评估它们在神经元突触输入整合中的作用 是参与运动的脊髓神经回路的一部分。这个 提出的传递函数方法是一种独特的方法来确定 合并了非线性的神经元单元的激活函数 胞体膜和树突膜的膜性质。 电压钳位数据将被用来获得霍奇金-赫胥黎类型电压。 相关的动力学参数将被并入全尺度的非 电势响应计算的线性微分方程法 每个神经元单位。神经生理活动的模拟将是 用由主要中间神经元类型组成的神经回路完成 脊髓的每一侧。刺激将使用两个 树突上的非线性激活函数和突触权重 单位神经元的隔间。基本元素的以下排列 将建立网络:1)每种小区类型的不同数量,2) 随机突触和特定突触连接,3)特异膜的变异 属性,特别是在场地密度方面。 这些刺激将提供对一种独特类型的效果的评估 突触受体,即电压依赖的NMDA(N-甲基-D- Aspartate)类型。激活的后果是 NMDA受体在突触传递中的网络行为可能是 很深刻。初步结果表明,NMDA诱导了一个尖锐的调谐 可以极大地突出和过滤撞击反应的行为 突触输入。NMDA的作用强烈地依赖于膜 并将极大地影响神经元相互作用的性质 在网络活动期间。建议的网络模拟提供了 评估NMDA受体在神经处理中作用的机会 真实的神经,而不是从孤立的或组织中推断 培养的神经元。

项目成果

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  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 14.62万
  • 项目类别:
    Operating Grants
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