Синаптическая вентиляция — это способность нейронных цепей блокировать входные сигналы путем подавления или облегчения специфической синаптической активности . Избирательное ингибирование определенных синапсов было тщательно изучено (см. Теорию боли «Ворота »), а недавние исследования подтвердили существование пермиссивно-контролируемой синаптической передачи. В общем, синаптическая вентиляция включает в себя механизм центрального контроля над выходом нейронов. Он включает в себя своего рода нейрон -привратник , обладающий способностью влиять на передачу информации к выбранным целям независимо от частей синапса, на которые он оказывает свое действие (см. также нейромодуляция ).
Бистабильные нейроны обладают способностью колебаться между гиперполяризованным (включенное состояние) и деполяризованным (активное состояние) мембранным потенциалом покоя без активации потенциала действия . Таким образом, эти нейроны можно назвать нейронами вверх/вниз. Согласно одной из моделей, эта способность связана с наличием глутаматных рецепторов NMDA и AMPA . [1] Внешняя стимуляция рецепторов NMDA отвечает за перевод нейрона из нижнего состояния в верхнее, в то время как стимуляция рецепторов AMPA позволяет нейрону достичь и превзойти пороговый потенциал . Нейроны, обладающие этой бистабильной способностью, могут быть закрытыми, поскольку внешние нейроны-привратники могут модулировать мембранный потенциал закрытого нейрона, избирательно переводя их из активного состояния в нижнее состояние. Такие механизмы наблюдались в прилежащем ядре , при этом «привратники» возникают в коре головного мозга , таламусе и базальных ганглиях . [1]
Модель закрытых синапсов изначально была получена из модели электронной схемы , в которой привратник служит транзистором в цепи. В цепи транзистор может действовать как переключатель, который включает или выключает электрический сигнал. Кроме того, транзистор может служить для усиления существующего тока в цепи. По сути, нейрон-привратник действует как транзистор закрытого синапса, модулируя передачу сигнала между пресинаптическим и постсинаптическим нейронами.
В модели закрытого синапса ворота по умолчанию либо открыты, либо закрыты. Таким образом, нейрон-привратник служит внешним переключателем ворот в синапсе двух других нейронов. Один из этих нейронов обеспечивает входной сигнал, а другой — выходной сигнал. Роль нейрона-привратника заключается в регулировании передачи входного сигнала на выход. При активации нейрон-привратник меняет полярность пресинаптического аксона, открывая или закрывая ворота. Если этот нейрон деполяризует пресинаптический аксон, он позволяет сигналу передаваться. Итак, ворота открыты. Гиперполяризация пресинаптического аксона закрывает ворота. Как и в транзисторе, нейрон-привратник включает или выключает систему; он влияет на выходной сигнал постсинаптического нейрона. Включится он или выключится, зависит от характера входного сигнала (возбуждающего или тормозного) от пресинаптического нейрона.
Гейтирование может происходить за счет шунтирующего торможения , при котором тормозные интернейроны изменяют проводимость мембраны возбуждающего целевого аксона, тем самым рассеивая его возбуждающий сигнал. [2] Стробирующий сигнал от привратника запускает эти тормозные интернейроны, чтобы предотвратить срабатывание одного набора нейронов даже при стимулировании другим набором. В этом состоянии ворота закрыты. [1] Примеры такого рода шлюзования были обнаружены в нейронах зрительной коры [2] и в областях префронтальной коры (ПФК) у приматов, которые могут быть ответственны за подавление нерелевантных стимулов. [3] Исследования показывают, что этот вид торможения можно частично отнести на счет синапсов, опосредованных рецептором ГАМК . [2]