Sinapsis codificadas blandas | blog de biologia computacional

Una nueva preimpresión de Filipovicetal2009* muestra que las neuronas de proyección estriatal (MSN) reciben diferentes cantidades de entrada, dependiendo de si están moduladas en D2 y forman parte de la vía indirecta, o si están moduladas en D1 y forman parte de la vía directa. En particular, las fluctuaciones de la membrana son más altas en las neuronas moduladas por D1 (principalmente a frecuencias más altas): reciben más entradas inhibitorias y excitatorias. Esto también significa que se activan más rápido.

La pregunta abierta es: ¿qué impulsa la diferencia en la entrada? ¿Tienen sinapsis más fuertes o más sinapsis? Si el distribución de la fuerza sináptica es de hecho un universal, podrían tener sinapsis más fuertes en general (diferente pico de la distribución) o más sinapsis (área bajo la curva).

Suponiendo que las sinapsis se adaptan al nivel de entrada que reciben, tener sinapsis más fuertes sería equivalente a estar conectado a neuronas de mayor frecuencia; pero habría una diferencia en términos de fluctuaciones de entrada. Las sinapsis débiles tienen bajas fluctuaciones de entrada, mientras que las sinapsis fuertes, suponiendo que se envían desde neuronas con un rango de frecuencia más alto, tienen mayores fluctuaciones en la entrada a la neurona postsináptica.

También es posible que el efecto resulte de una mayor cantidad de correlación en la entrada sináptica a las neuronas moduladas por D1 que a las neuronas moduladas por D2. Sin embargo, desde las correlaciones son una característica adaptativa en el procesamiento neuronalsería inusual tener un nivel general más alto de correlación con uno de dos grupos neuronales similares: sería difícil de mantener simultáneamente con fluctuaciones en la correlación que son significativas para el procesamiento (atención).

Una observación adicional es que el agotamiento de la dopamina reduce la diferencia entre los MSN modulados por D2 y D1. Dado que las fluctuaciones de la membrana se deben a diferencias de entrada sináptica (impulsadas por AMPA y GABA-A), pero hay solo pruebas contradictorias que los receptores D1 modulan estos receptores (excepto los receptores NMDA), se postularía un efecto presináptico. Entonces, posiblemente el efecto esté ubicado en la vía indirecta, las neuronas moduladas por D2, que reciben menos información cuando hay dopamina presente, y se ajustan a un nivel más bajo de información sináptica. (Alternativamente, la reducción de la activación de D1 podría resultar en menos NMDA/AMPA, más GABA-A, es decir, menos entrada sináptica en una forma dependiente de dopamina D1). En el ratón sin dopamina, ambas vías recibirían una entrada aproximadamente similar. Bajo esta hipótesis, no son principalmente las diferencias en la plasticidad estructural las que dan como resultado diferentes niveles de entrada sináptica, sino una “codificado en software” (codificación de dopamina), que depende de los niveles de dopamina y se realiza mediante los receptores de dopamina presinápticos/postinápticos. Otros resultados aclararán esta pregunta.

*Gracias a Marko Filipovic por su aporte. Las interpretaciones son mías.