神經突觸短期抑制對資訊傳輸的增強與抑制

神經突觸是神經間互相傳遞訊息的主要方式,但它們有時不是那麼可靠,上游的資訊通常要許多神經共同傳遞,或者需要重複傳遞。這是因爲動作電位(action-potential)發生時不一定會同步(synchronous)放出突觸訊號,而是會在隔一段時間後放出,或者自發性的放出(spontaneous);而決定同步放出的機率也不是固定的(非平穩過程,non-stationary process),這使得訊息傳遞機制變得更難研究。一個很大影響(下降)化學突觸放出機率的原因是短期抑制(short-term depression),發生於大量脈衝發生時。神經也是會累的嘛。

有沒有可能短期抑制可以幫助我們提升傳遞資訊的效率?德國慕尼黑大學跟布蘭登堡科技大學的學者們建造了單個化學突觸釋放點的模型;這個模型包含了同步與非同步的釋放,並將短期抑制考慮進去,試圖找出它們之間的關係。結果顯示,短期抑制整體上雖然會降低時間上的效率,卻會使每單位能量能傳遞的資訊達到最佳化,藉此達到省力的效果。此外,他們也拿了現實中的神經與模型作比對,發現多巴胺(dopamine)可以藉由抑制非同步突觸來提升資訊在時間上的傳輸效率。

不過這個模型仍有許多不足之處,像是只有一個釋放點、只有考慮單一頻率的神經脈衝、也沒有與後突觸的完整回饋機制。將神經傳遞用訊息理論來分析還是一個很新的概念,希望之後可以有更多這方面的研究。


撰稿人:葉宸甫


參考文獻:Salmasi M, Loebel A, Glasauer S, Stemmler M (2019) Short-term synaptic depression can increase the rate of information transfer at a release site. PLOS Computational Biology 15(1): e1006666.

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