シミュレーションベース推論による過興奮性の補償

健常な神経回路網の活動は厳密に調節されており、過興奮性への移行は、てんかん、記憶障害、運動障害などのさまざまな問題を引き起こし得る。過興奮性をもたらす多数の細胞機構、シナプス機構、内在性機構、および健全な活動を回復させる補償機構が提案されてきた。しかし、複数の補償機構と、それらが特定の病態生理学的機構にどのように依存するかを定量化することは、計算モデルにおいてさえ困難であった。本研究では、シミュレーションベース推論を用いて、スパイキング神経回路網モデルにおける想定上の補償機構間の相互作用を定量化する。モデルのさまざまなパラメータは、基準活動を維持するために他のパラメータの変化を補償でき、本研究ではその補償能力を推定した。さらに、介在ニューロンの喪失、興奮性反回性シナプス、主細胞の脱分極という過興奮性の特定の原因には、正常な興奮性を回復させ得るそれぞれ異なる補償機構が存在する。本研究の結果は、スパイキング神経回路網シミュレータが、病態生理学的な神経回路網機構に関する仮説を生成し得ることを示している。

https://doi.org/10.1101/2025.01.07.631838