16、兴奋与抑制的非线性相互作用解析

兴奋与抑制的非线性相互作用解析

1. 兴奋与抑制电流的产生机制

在神经细胞的活动中，兴奋与抑制的相互作用是一个复杂且关键的过程。以特定的电流情况为例，电流 $I_{ei}$ 源于两个突触之间的相互作用。其中，对抑制电流的一阶近似为 $g_{i}E_{i}$，这会在兴奋点 $e$ 处产生幅度为 $K_{ie}g_{i}E_{i}$ 的抑制性突触后电位（IPSP），而这个 IPSP 又会影响 $e$ 处的驱动电位。相应的校正电流则是由 IPSP 乘以局部电导变化 $-g_{e}K_{ie}g_{i}E_{i}$ 得到。同样，抑制位点处的电流也可以通过零阶电流与前两个校正项的叠加来解释。

2. 抑制性突触的位置选择

在探讨兴奋与抑制的空间关系时，我们关注的是抑制性突触在何处能最大程度地降低兴奋性输入的幅度。对于任意的 $g_{e}>0$、$g_{i}>0$、$E_{e}>0$ 和 $E_{i}<0$，存在一个“路径定理”：抑制效果最佳的位置总是在从兴奋性突触位置到胞体的直接路径上。不过，具体的最佳位置会因系统的具体情况而有所不同，可能从兴奋性突触位置沿着路径向胞体移动。当抑制性突触向胞体移动时，其特异性会降低，因为此时它不仅会降低来自突触 $e$ 的兴奋性突触后电位（EPSP），还会影响其他位置的 EPSP，在胞体处这种现象最为明显，树突树中任何位置的兴奋性输入都会被衰减。

对于静止电导输入的任意被动树突树，抑制最佳位置有以下三个有用的特性：
1. 对于较小的突触输入 $g_{e}$ 和 $g_{i}$，两个突触之间的距离是最关键的参数。抑制性突触在兴奋性突触之后（相对于胞体）还是在路径上，差别不大。随着电导变化幅度的减小，突触