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Enregistrement W4392881813 · doi:10.1101/2024.03.15.585219

Impact of extracellular current flow on action potential propagation in myelinated axons

2024· preprint· en· W4392881813 sur OpenAlexafffund
Nooshin Abdollahi, Steven A. Prescott

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2024
Typepreprint
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueNeuroscience and Neural Engineering
Établissements canadiensHospital for Sick ChildrenUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesCanadian Institutes of Health Research
Mots-clésAxonNode of RanvierResistive touchscreenBiophysicsNeuroscienceNode (physics)PhysicsAction potentialExtracellularSodium channelChemistryMyelinElectrophysiologyComputer scienceBiologyAcousticsSodiumCentral nervous system

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

ABSTRACT Myelinated axons conduct action potentials, or spikes, in a saltatory manner. Inward current caused by a spike occurring at one node of Ranvier spreads axially to the next node, which regenerates the spike when depolarized enough for voltage-gated sodium channels to activate, and so on. The rate at which this process progresses dictates the velocity at which the spike is conducted, and depends on several factors including axial resistivity and axon diameter that directly affect axial current. Here we show through computational simulations in modified double-cable axon models that conduction velocity also depends on extracellular factors whose effects can be explained by their indirect influence on axial current. Specifically, we show that a conventional double-cable model, with its outside layer connected to ground, transmits less axial current than a model whose outside layer is less absorptive. A more resistive barrier exists when an axon is packed tightly between other myelinated fibers, for example. We show that realistically resistive boundary conditions can significantly increase the velocity and energy efficiency of spike propagation, while also protecting against propagation failure. Certain factors like myelin thickness may be less important than typically thought if extracellular conditions are more resistive than normally considered. We also show how realistically resistive boundary conditions affect ephaptic interactions. Overall, these results highlight the unappreciated importance of extracellular conditions for axon function. SIGNIFICANCE STATEMENT Axons transmit spikes over long distances. Transmission is sped up and made more efficient by myelination, which allows spikes to jump between nodes of Ranvier without activating the intervening (internodal) membrane. Conduction velocity depends on the current transmitted axially from one node to the next. Axial current is known to depend on a variety of features intrinsic to myelinated fibers (e.g. axon diameter, myelin thickness) but we show here, through detailed biophysical simulations, how extracellular conditions (e.g. axon packing density) are also important. The effects ultimately boil down to the variety of paths current can follow, and the amount of current taking alternative paths rather than flowing directly from one node to the next.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,105
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,034
Tête enseignante GPT0,279
Écart entre enseignants0,245 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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