皮質ニューロンにおけるイオンチャンネル分布はエネルギー効率の良い活性樹枝状計算のために最適化される【JST・京大機械翻訳】

Bast, A.; Oberlaender, M.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202220436520977 整理番号：22P0029618

皮質ニューロンにおけるイオンチャンネル分布はエネルギー効率の良い活性樹枝状計算のために最適化される【JST・京大機械翻訳】

Ion channel distributions in cortical neurons are optimized for energy-efficient active dendritic computations

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発行年： 2022年04月02日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年04月02日
JST資料番号： O7001B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

哺乳類の脳はエネルギーに対する大きな要求を持ち,ニューロンが最小エネルギーコストでロバスト機能を確実にする方法で進化する強い選択的圧力を課すと考えられている。しかし,異なるニューロン機能を実装するために,樹状突起におけるイオンチャネル分布を駆動する原理はまだ不明である。ここでは,皮質錐体ニューロンにおける樹状突起カルシウム活動電位のエネルギー効率の良い生成が遅い不活性化カリウムチャンネルの低発現を必要とすることを見出した。エネルギーコストと神経機能の間のこの関係は,樹状突起形態と,付加的な心身と樹状突起機能を実行する他のイオンチャンネルの発現パターンに依存しないことを示した。さらに,カルシウム活動電位は,樹状突起中の高カリウムチャネル密度の立体配置を含むイオンチャンネル発現パターンの広域スペクトルから生じることを見出した。これらの構成は錐体ニューロンの特徴的な内因性生理学に等しく良く説明できる。しかし,遠位樹状突起における低カリウムチャネル密度を有する構成だけが経験的に観察される。したがって,著者らの知見は,皮質ニューロンが,それらの機能を実装するために,理論的に可能なすべての方法を利用しないが,代わりに,エネルギー効率の良い活性樹状計算のために最適化されたものを選択することを示す。【JST・京大機械翻訳】

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中枢神経系

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