פונקציית תמסורת (Transfer Function) ויחס ה-Gain:

• הנוירון מתפקד כ"קופסה שחורה" הממירה קלט (זרם או סינפסות) לפלט (מתח או פוטנציאלי פעולה).
• פונקציית התמסורת הבסיסית מתוארת על ידי חוק אוהם: הזרקת זרם יוצרת שינוי במתח הממברנה.
• שינוי במוליכות הממברנה (פתיחה או סגירה של תעלות) ישנה את השיפוע (ה-Gain) של פונקציית התמסורת. עלייה במוליכות שקולה לירידה בהתנגדות, ולכן תגובת המתח לאותו זרם תהיה קטנה יותר.
• למוליכות יש גם השפעה ישירה על התכונות הפסיביות במרחב ובזמן: הקטנת התנגדות הממברנה תקטין את קבוע הזמן (הטעינה והפריקה יהיו מהירות יותר, מה שיפגע ביכולת הסכימה בזמן של קלטים סינפטיים) ותקטין את קבוע המרחק (הסיגנל ידעך מהר יותר ככל שיתרחק ממקורו).

הפעילות הספונטנית של הרשת - In-Vivo לעומת In-Vitro:

• ברישום מתוך נוירון הנמצא בקליפת המוח של חיה (In-vivo), גם ללא כל גירוי סנסורי, מתח הממברנה לעולם אינו נראה כקו ישר (Flatline) אלא רועש מאוד.
• ה"רעש" הזה הוא תוצאה של הפצצה מתמדת של אלפי קלטים סינפטיים (אקסיטטורים ואינהיבטורים) שהנוירון מקבל מהרשת העוטפת אותו, מה שמשנה ללא הרף את מוליכות הממברנה.
• ברישום מחתך מוח מבודד במבחנה (In-vitro), הרשת מנותקת ולכן נראה "מתח מנוחה" ישר ושקט.

ניסוי חסימת הרשת באמצעות TTX:

• מערך הניסוי לבידוד הנוירון מסביבתו:
  • כדי לבדוק את השפעת הרשת העוטפת, חוקרים ביצעו רישום תוך-תאי מנוירון במקביל לרישום חוץ-תאי של הרשת, ואז הוסיפו בהדרגה רעלן מסוג TTX לרקמה.
  • ה-TTX חוסם תעלות נתרן תלויות מתח, ובכך משתיק את כל פוטנציאלי הפעולה ברשת. כתוצאה מכך, הרשת מפסיקה לשחרר נוירוטרנסמיטורים (למעט שחרור ספונטני מיניאטורי), ומושם קץ להפצצת הקלטים הסינפטיים על הנוירון הנמדד.
• תוצאות הניסוי:
  • היעלמות הרעש: ברגע שה-TTX פעל, מדד השונות של מתח הממברנה צנח כמעט לאפס, והנוירון הפך שקט כמו בחתך מבודד.
  • עלייה בהתנגדות הממברנה (ירידה במוליכות):
    • בהיעדר קלטים סינפטיים, תעלות תלויות ליגנד נסגרות, ולכן מוליכות הממברנה קטנה.
    • בבדיקה של הזרקת פולס זרם היפרפולריזטורי, נצפתה תגובת מתח גדולה בהרבה תחת TTX לעומת הביקורת, מה שמעיד על התנגדות ממברנה גבוהה יותר.

אינטגרציה סינפטית - מודלים חישוביים (Compartmental Models):

• סימולציה של דעיכת סיגנלים במצב פעיל מול שקט:
  • כדי לבודד ולחקור פרמטרים שונים, החוקרים צבעו נוירון, שחזרו את המורפולוגיה שלו ובנו "מודל מרובה-מדורים" (Compartmental Model) ממוחשב שמאפשר שליטה מוחלטת בהתנגדויות.
  • במצב המדמה רשת פעילה, הוספת הרעש והמוליכות למודל גורמת להקטנת קבוע המרחק. כתוצאה מכך, קלטים אקסיטטוריים שמוזרקים לדנדריטים דועכים בצורה חדה ומהירה הרבה יותר בדרכם לגוף התא.
• אפקט הפילטר הדינמי וסנכרון הקלטים:
  • במצב שקט (ללא רשת פעילה), מספיק סנכרון של כמות קטנה של קלטים סינפטיים באזור פרוקסימלי כדי שסכימתם בגוף התא תגיע לסף פוטנציאל הפעולה.
  • במצב פעיל, בגלל המוליכות הגבוהה ודעיכת הסיגנל המוגברת, תגובת התא לכל קלט קטנה משמעותית. לכן, הנוירון הופך ל"פילטר דינמי": כעת נדרשת כמות עצומה וסינכרון גבוה בהרבה של קלטים כדי להצליח לחצות את הסף ולייצר פוטנציאל פעולה.

יחס קלט-פלט (F/I Curve) ושיטת ה-Dynamic Clamp:

• עקומת תדירות-זרם (F/I Curve):
  • דרך מרכזית לאפיין פונקציית תמסורת של נוירון היא על ידי בדיקת קצב הירי שלו כתלות בעוצמת זרם קבועה שמוזרקת אליו.
  • היחס יוצר פונקציה בעלת צורה סיגמואידלית, המוגבלת למטה על ידי סף הירי, ולמעלה על ידי התקופה הרפרקטורית של פוטנציאלי הפעולה.
• שימוש ב-Dynamic Clamp להפרדת משתנים:
  • על מנת להבין איך הרשת משפיעה על עקומת ה-F/I, השתמשו בחתכים מבודדים ובשיטת Dynamic Clamp.
  • מדובר במערכת ממוחשבת שמזריקה זרם המשנה באופן מלאכותי ודינמי את מוליכות הממברנה (Shunting) או מוסיפה לה רעש סינפטי וירטואלי, וכך מאפשרת לבחון כל משתנה בנפרד.
• ההשפעה הנפרדת של מוליכות ורעש:
  • השפעת המוליכות (Shunting):
    • הוספת מוליכות לממברנה גורמת להקטנת תגובת המתח לכל זרם נתון (לפי חוק אוהם).
    • כתוצאה מכך, עקומת ה-F/I מבצעת הזזה ימינה: הסף עצמו אינו משתנה, אך נדרש כעת זרם חזק יותר כדי שהתא יגיע לסף ויתחיל לירות.
    • השיפוע הכללי (ה-Gain) נשאר יחסית זהה.
  • השפעת הרעש (Noise):
    • הוספת רעש לממברנה משנה את השיפוע של העקומה (Gain/Tilt).
    • מעבר לכך, הרעש מאפשר ירי בתגובה לזרמים נמוכים שהיו בעבר תת-סיפיים.
    • התנודות ההיפרפולריזטוריות שברעש מסירות אינאקטיבציה מתעלות נתרן, מה שגורם להורדה אפקטיבית של הסף ומעלה את ההסתברות של התנודות הדפולריזטוריות העוקבות לפרוץ פוטנציאל פעולה.
•