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Previous issue date: 2014-12-01 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / Mathematical motoneurons models are widely used to help researchers to understand the behavior of the neuromuscular system. This study aims to analyze the currents involved in the temporal summation process and in the location-dependent variability of the synaptic input (LDV), using models of type S and type FF motoneurons. The temporal summation was defined as the percentual increase of soma’s depolarization for a train of synaptic inputs. LDV is the variability of discharge patterns in soma for the same input pattern applied in a distal or proximal dendrite. The models developed were parameterized to motoneurons of cats and validated according to protocols described in literature. The dendritic branch was simulated in an active manner, simulating the presence of calcium –L channels in dendrites. A hyperpolarizing current has been identified as the responsible for the decrease of temporal summation in hyppocampal’s neurons, therefore, we also simulated these channels in order to detect their influence on temporal summation. Temporal summation was evaluated applying synaptic currents of 20 Hz, and also applying excitatory post-synaptic currents–shaped (EPSC-shaped) inputs in the dendrite of the model with a pseudo-random distance between each peak. Results indicated that the presence of a hyperpolarizing current, which turns off during membrane depolarization, can counteract the temporal summation effects introduced by the calcium-L channels, minimizing the location-dependent variability for high input values. Minimizing the effects of variability is interesting because similar input pattern applied in a proximal or distal dendrite will cause the same output in soma, standardizing the input/output relationship of the motorneuron. The hyperpolarizing current, however, greatly reduces the excitability of the cell so that it can lead to variability in the output if the distal or proximal input applied is very low, since the distal one will be unable to trigger an action potential. There may be an interaction between the calcium –L channels, the hyperpolarizing current channels and the monoamine levels which will modulate the input/output relationship of the motoneuron. / Modelos matemáticos de motoneurônios são utilizados para auxiliar a compreensão dos fenômenos do sistema neuromuscular. Este estudo tem como objetivo analisar as correntes envolvidas no processo de somação temporal e no fenômeno de variabilidade dependente da localização da entrada sináptica (Location-Dependent Variability - LDV), utilizando para isso modelos de motoneurônios do tipo S e do tipo FF. A somação temporal foi definida como o aumento percentual da despolarização do soma para um trem de entradas sinápticas. A LDV é a variabilidade dos padrões de disparos no soma para mesmos padrões de entrada aplicados em dendritos distais ou proximais. Os modelos construídos foram parametrizados para motoneurônios de gatos e validados de acordo com protocolos descritos na literatura. A arborização dendrítica foi simulada de maneira ativa, com a presença de canais de cálcio do tipo -L nos dendritos. Uma corrente hiperpolarizante tem sido apontada como a responsável pela diminuição da somação temporal em neurônios do hipocampo, de maneira que essa corrente também foi incluída de maneira a detectar sua influência na somação temporal. A somação temporal foi avaliada por meio da aplicação de correntes sinápticas de 20 Hz e também pela aplicação de correntes na forma de correntes excitatórias pós-sinápticas (EPSC – Excitatory Post-Synaptic Currents) nos dendritos dos modelos com espaçamento entre picos pseudo-aleatórios. Os resultados indicaram que a presença de uma corrente hiperpolarizante, que se desativa durante a despolarização da membrana, pode contrabalancear os efeitos da somação temporal introduzida pela corrente de cálcio do tipo -L, minimizando a variabilidade dependente de localização de entrada para valores de corrente de entrada altos. A minimização dos efeitos da variabilidade possibilita que padrões semelhantes de entrada aplicados em um dendrito proximal ou distal produzam uma mesma saída no soma, padronizando a relação entrada/saída do motoneurônio. A corrente hiperpolarizante, no entanto, diminui bastante a excitabilidade da célula, de maneira que pode levar a uma variabilidade entre a entrada distal e a proximal para valores de corrente de entrada muito baixos, já que a entrada distal pode não conseguir levar ao disparo. É possível que haja uma interação entre os canais de cálcio –L, os canais de corrente hiperpolarizante e os níveis de monoaminas que irá modular a relação de entrada/saída do motoneurônio.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/4702 |
| Date | 01 December 2014 |
| Creators | Fernandes, Evlyn de Jesus |
| Contributors | Vieira, Marcus Fraga, Vieira, Marcus Fraga, Goroso, Daniel Gustavo, Vieira, Sílvio Leão |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e da Computação (EMC), UFG, Brasil, Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -5088589215393046129, 600, 600, 600, 600, -7705723421721944646, -4730207349379833806, -961409807440757778 |
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