老化前额叶皮层中的髓质变质导致信号传输受损和工作记忆衰退:一项多规模计算研究

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 计算生物学 计算生物学
• 认知科学 认知科学

背景情况:

• 正常的衰老会导致 rhesus 的背侧前额皮质 (dlPFC) 发生髓变化,这通常与认知能力下降有关.
• 复髓化在弥补髓降解中的作用,特别是与正在进行的降解相结合,在计算上仍然未被探索.

研究的目的:

• 以计算方式建模与年龄相关的髓变化对空间工作记忆的影响.
• 调查脱髓化和随后的复髓化如何影响神经元导电速度和动能传播.

主要方法:

• 根据子dlPFC数据开发了一种多分部的金字塔神经元模型,其中包含详细的轴突结构 (偏极点,对偏极点,内极点,紧接点).
• 利用拉索回归来确定影响轴突对髓变化敏感性的参数.
• 集成的单个神经元模型导致工作记忆的神经网络模型.

主要成果:

• 脱和复显著改变了导电速度,并在模拟的神经元中增加了动作潜力的故障.
• 完整的复髓化在很大程度上恢复了轴突传输和网络功能.
• 如果没有补偿,生物可信的髓损伤水平被预测会在衰老中导致显著的工作记忆障碍.

结论:

• 这项计算研究将电子显微镜的经验数据与衰老的行为结果联系起来.
• 与年龄相关的髓变化,特别是未补偿的髓损伤,在计算上被证明是工作记忆障碍的重要原因.
• 这些发现对了解多发性硬化症和精神分裂症等脱髓化疾病有意义.