皮层抑制的数字控制和模拟控制

在大脑皮层中，兴奋(锥体神经元)和抑制(中间神经元)之间的平衡被认为是由神经元通信的主要模式介导的:“全或无”动作电位或峰值。然而，中国科学院神经科学研究所舒友生博士的研究小组发现了一种新的策略，通过这种策略，皮层可以保持这种平衡，他们表明，抑制的数量取决于锥体细胞中的膜电位(Vm)，这是一种“模拟”策略。他们的研究结果将于下周在在线开放获取期刊上发表公共科学图书馆生物学．

皮层由循环网络组成，其中锥体细胞沿轴突发送动作电位以激发中间神经元，中间神经元反过来通过突触后抑制电位(IPSPs)抑制锥体细胞。这种反复的过程有助于保持稳定的兴奋/抑制比，这对正常的皮层功能至关重要。在经典观点中，当且仅当Vm超过一定阈值且形状不变时，这些动作电位才会传递，这是神经元之间快速通信的全或无方式。但是有模拟组件吗?

通过对循环回路中的两个锥体细胞进行配对记录，舒博士及其同事发现，第一个锥体细胞Vm的轻微正移(去极化)可以增加第二个锥体细胞接收到的非突触IPSPs。换句话说，本研究提供了第一个证据，证明模拟的兴奋变化可以调节反馈抑制，信息载体不再定型。

“这种类型的调节可能是皮层维持兴奋和抑制的动态平衡的关键机制，并在不同的行为状态下产生适当的皮层节律，”舒博士说，“它也可能在预防癫痫发作期间的异常皮层活动(包括癫痫样活动)方面发挥重要作用。”

因此，未来的研究可能集中在虚拟机依赖的抑制调制是否对正常和病理条件下的信息处理都有影响，以及模拟信号是否影响其他皮层回路的运作。然而，这些发现会在多大程度上影响“数字大脑”的概念框架，仍有待进一步的计算和理论研究。