樹突形態如何影響神經元的放電？

爆發放電（Bursting firing）是一種常見且重要的神經活動，指神經元在短時間內連續產生多個動作電位，本篇論文想透過改變頂端樹突的大小去了解神經元放電行為的變化，因此，作者首先採用了兩種方法來調整神經元的樹突長度，第一種方法是從頂端樹突樹中逐漸修剪末端片段；第二種方法是將樹突的所有段的長度乘以相同的因子。這些調整既不改變樹突上的突觸數量，也不改變細胞的總輸入，因此能專注於樹突大小和形態對神經元放電的影響。

結果顯示即使所有排列的分支結構具有完全相同的總表面積和長度，但表現出不同的放電特性，相較於對稱樹，非對稱樹在總長度更低時開始爆發（Fig1）。作者接著引入了平均電緊張路徑長度（MEP）這個新指標解釋爆裂放電的差異，在相同的樹突總長度下，非對稱樹具有更高的平均電緊張路徑長度，因此隨著樹突長度的增加，比對稱樹更早達到臨界值（Fig2）。由此可知，雖然離子通道在神經元的放電特性中扮演關鍵角色，但樹突的大小和拓撲結構也同樣具有重要影響。

Fig1. 拓撲結構影響爆發放電。(A) 來自23種樹形範例以及對應的電壓軌跡。每棵樹的樹突總長度為1750µm。比例尺：100ms、100mV。(B) 發生突發放電的樹大小範圍由拓撲結構調節。頂端紅線：樹形範例1，底端藍線：樹形範例23。(C) 樹突總長度為1750µm，隨著拓樸結構從不對稱變為對稱，放電模式從爆發型轉變為強直型放電。(D)樹形範例1在不同樹突總長度時的電壓軌跡。B值：爆發放電程度。由上至下：1000、1300、1600、1900、2200、2500和2800µm。比例尺：100ms、100mV。(原文Figure 8)

Fig2. 平均電緊張路徑長度（Mean electrotonic path length，MEP）與分支大小遵循拉爾冪律的樹木的突發放電區域有關。白線為平均電緊張路徑長度的等高線。(原文Figure 10)

撰文：余旻珊

參考文獻：van Elburg, R. A., & van Ooyen, A. (2010). Impact of dendritic size and dendritic topology on burst firing in pyramidal cells. PLoS computational biology, 6(5), e1000781.