RESUMEN
Abstract Objective: To show the relation between the four parameters associated to bursting discharges of the thalamic reticular cells (TRNn): the maximum firing frequency (fmax) and the temperature at which it occurs (Tfmax), the range of temperatures defined as the full width at half maximum (∆Th) and the maximum specific low threshold calcium conductance (GT). Materials and Methods: In order to simulate the TRNn bursting activity, a computational simulation model was implemented using the NEURON software, which incorporates morphological and electrophysiological data, and stimuli properties closely related to reality. Results: It was found that there are nonlinear relations between the parameters. The fmax frequency follows a quadratic growth with temperature and tends asymptotically towards a limit value with the maximum calcium conductance. In the same manner, ∆Th increases until reaching a limit value as function of fmax and GT. However, the increment per frequency unit is bigger than the increment per conductance unit. Conclusions: Four equations were obtained that model the relations between the parameters associated to bursting discharges of the TRNn in rats and other neurons with similar characteristics in different animal species.
Resumen Objetivo: Mostrar la relación entre los cuatro parámetros asociados a las descargas en ráfaga de las neuronas del núcleo reticular del tálamo (TRNn): la frecuencia máxima de descarga (fmax) y la temperatura a la cual se produce (Tfmax), el rango de temperaturas definido como ancho a media altura (∆Th) y la conductancia máxima de calcio de bajo umbral (GT). Materiales y métodos: Para simular las descargas en ráfaga de las TRNn se implementó un modelo de simulación computacional usando el software NEURON, que incorpora datos morfológicos, electrofisiologicos y las propiedades de los estímulos en estrecha relación con la realidad. Resultados: Se encontraron relaciones no lineales entre los parámetros. La frecuencia fmax crece de forma cuadrática con la temperatura y tiende asintóticamente a un valor límite con la conductancia. Así mismo, ∆Th también se incrementan hasta alcanzar un valor límite en función de fmax y GT. No obstante, es mayor el incremento por cada unidad de frecuencia que por cada unidad de conductancia. Conclusiones: Se obtuvieron cuatro ecuaciones que modelan las relaciones entre los pará- metros asociados a las descargas en ráfaga de las neuronas TRN en ratas y otras neuronas con características similares en diferentes especies animales.
RESUMEN
Serotonin is fundamental for the modulation of social behavior, emotions and a wide variety of physiological functions. The functions of serotonergic systems have been highly conserved along the evolutionary scale and in general small numbers of neurons innervate virtually all the nervous system, and exert multiple effects depending on the site of release. Synaptic pools produce fast and local effects, while extrasynaptic pools in the soma, dendrites, axons and the periphery of synapses produce diffuse effects, characteristic of mood modulation. Serotonin release from synaptic terminals is produced by exocytosis of small clear vesicles and is activated by single or low-frequency impulses, while increases in the stimulation frequency produce synaptic facilitation and depression. In contrast, release from the soma is produced by exocytosis of dense-cored vesicles and requires stimulation at high frequencies, the activation of L-type calcium channels and calcium-induced calcium release from intracellular stores. Serotonin released from the presynaptic terminals immediately activates auto-receptors in the same terminals, locally decreasing the subsequent excitability, firing frequency and release. Differential regulation of serotonin release in different cell compartments allows the same neuron to produce different types of effects depending on the firing rate.
La serotonina es fundamental para la modulación de la conducta social, las emociones y una gran cantidad de funciones fisiológicas. La función de los sistemas serotonérgicos se ha conservado a lo largo de la escala evolutiva y, en general, números pequeños de neuronas inervan prácticamente todo el Sistema Nervioso. Estas neuronas son capaces de ejercer múltiples efectos, dependiendo de si liberan serotonina de pozas sinápticas, que ejercen efectos rápidos y locales o de pozas extrasinápticas en la periferia de las sinapsis, el axon, el cuerpo celular o las dendritas, con lo que se producen efectos lentos y difusos, característicos de los estados de ánimo. La liberación de serotonina en las terminales sinápticas es producida por la exocitosis de vesículas claras pequeñas y se activa con impulsos sencillos o a baja frecuencia. La estimulación con trenes de impulsos a frecuencias crecientes produce facilitación y depresión sináptica. En contraste, la liberación a partir del soma es producida por la exocitosis de vesículas de núcleo denso y requiere de la estimulación a frecuencias altas, la activación de canales de calcio tipo L y de la liberación de calcio de los depositos intracelulares. La serotonina liberada por las terminales sinápticas activa de manera inmediata autorreceptores en las propias terminales que la liberaron, disminuyendo la excitabilidad subsiguiente y, por lo tanto, la frecuencia de disparo y la liberación de manera localizada. La regulación diferencial de la liberación en cada compartimiento celular permite que la misma neurona produzca diferentes tipos de efectos dependiendo de la frecuencia de disparo.
RESUMEN
Objetivo: Determinar la relación entre la conductancia de potasio Kv3.1 y la tasa de disparo (Td) de un modelo neuronal llamado neurona1 formado por un soma, un cuello y un axón no mielinado durante un estímulo de corriente de 10 ms de duración y a 40°c. Materiales y métodos: A partir del software libre neuron se simuló la propagación de ráfagas de potenciales de acción a través de neuronal, variando la conductancia específica máxima de potasio Kv3.1 (G Kv31) relativa a la conductancia específica máxima de potasio (G K) estudiada por a.l. Hodgkin y a.f. Huxley en 1952, de tal forma que G Kv31+G K=1.6S/ cm². Resultados: En una estructura neuronal con las características biofísicas de neuronal, Td varía en forma sigmoidea para 0 < G Kv31/G K < 0.455 y decae exponencialmente para 0.455 < G Kv31/G K < 15, respectivamente. Para el primer caso, Td aumenta 11 veces más que la frecuencia (f) respecto del número de espigas en cada ráfaga. Conclusión: La observación de la conductancia de potasio del tipo Kv3.1 en algún tipo de neurona no implica necesariamente la propagación de ráfagas de alta tasa de disparo. Su efecto es más pronunciado (11 veces) en la modulación de Td que en el aumento de f.
Objective: To determine the relationship between the Kv3.1 potassium conductance and the firing rate (Td) in a neuronal model called neuron1, consisting of a soma, a hillock and an unmyelinated axon, during a constant current stimulus 10ms long and at 40°c. Methodology: Using the free software neuron, the propagation of action potentials along a neuronal structure called neurona1 was simulated. The maximum Kv3.1 conductance (G Kv31) relative to the maximum potassium conductance (Gk) studied in 1952 by a.l. Hodgkin and a.f. Huxley and in this paper called HH conductance, was varied such that Gk, +G Kv3.1= 1.6s/cm2. Results: In a neuronal structure with the biophysical characteristics of neuronl, Td varies in a sigmoid way for all g kv31such that 0