抑制性神經元的生理功能

        皮質抑制性神經元有三種主要的類型─表現Parvalbumin (PV)、表現somatostatin (SST)、表現 5HT3a (此種類型中約一半的會表現vasoactive intestinal polypeptide(VIP))。PV神經主要抑制錐狀細胞以及自己,SST細胞則主要抑制所有其他神經元,VIP神經元則主要抑制SST神經元。這些神經的連接對象和連接方式都非常的不同,然而這些細胞和生理功能的聯繫究竟是什麼?來自艾倫腦科學中心的李博士等人利用電腦模擬,得到了可能的方向。

        整篇論文重點在於加入了表層(superficial layer)到他們過去建立的網路模型中,這層會整合所有上述所說的三種抑制性神經元。他們首先模擬了只有單個表層、單個皮質柱,發現VIP和SST神經元是互相抑制(mutual inhibition)的神經元。隨著外界對於SST的刺激上升,SST的活性上升,而錐狀細胞的活性就會開始下降。VIP神經則比較特別,給錐狀細胞只有弱抑制,給SST卻是強烈抑制,因此在VIP被活化後,會去抑制SST的活性,造成去抑制(disinhibition)的效果,讓錐狀細胞被活化。當SST完全沒活性後,或是不存在SST的狀況,VIP的活化就會反過來去抑制錐狀細胞。

        接著他們設計了一連串的實驗,分別去模擬物體和背景、主要物體和次要物體及背景、有偏好的物體(大腦中特別在意的物體),最終的結果顯示,PV主要會去控制視覺皮質神經的對於邊界的敏感度,SST主要幫助強化物體和背景之間的對比度,VIP則是幫忙由上而下(Top-down)去強化特定的視覺刺激。

        這篇模擬研究,讓我們對於視覺皮質運作的可能原理,又有更進一步的認識。

撰稿者:強敬哲CC Charng

參考資料:
Jung H. Lee, et. al; A Computational Analysis of the Function of Three Inhibitory Cell Types in Contextual Visual Processing; Frontiers in Computational Neuroscience (2017)

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