Functional contributions of astrocytes in synchronization of a neuronal network model

星形胶质细胞 神经科学 运动前神经元活动 神经元 生物神经网络 生物 神经传递 中间神经元 海马体 人口 抑制性突触后电位 医学 中枢神经系统 受体 生物化学 环境卫生
作者
Mahmood Amiri,Fariba Bahrami,Mahyar Janahmadi
出处
期刊:Journal of Theoretical Biology [Elsevier BV]
卷期号:292: 60-70 被引量:63
标识
DOI:10.1016/j.jtbi.2011.09.013
摘要

In the present study, a biologically plausible neuronal population model is developed, which considers functional outcome of neuron–astrocyte interactions. Based on established neurophysiologic findings, astrocytes dynamically regulate the synaptic transmission of neuronal networks. The employed structure is based on the main physiological and anatomical features of the CA1 subfield of the hippocampus. Utilizing our model, we demonstrate that healthy astrocytes provide appropriate feedback control in regulating neural activity. In this way, the astrocytes compensate the increase of excitation coupling strength among neurons and stabilize the normal level of synchronized behavior. Next, malfunction of astrocytes in the regulatory feedback loop is investigated. In this way, pathologic astrocytes are no longer able to regulate and/or compensate the excessive increase of the excitation level. Consequently, disruption of astrocyte signaling initiates hypersynchronous firing of neurons. Our results suggest that diminishing of neuron–astrocyte cross-talk leads to an abnormal synchronized neuronal firing, which suggests that astrocytes could be a proximal target for the treatment of related disorders including epilepsy.

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