谐振神经元中由非线性塑造的不对称电压响应

传统的神经元阻抗谱可识别共振的存在及神经元对振荡输入的响应的其他特性，例如非线性响应放大，但无法区分其他非线性特性，如电压响应包络形状中的不对称性。实验观察表明，神经元对振荡输入的响应在不同频段优先增强电压包络的上部或下部。当神经元模型受到幅值足够高的可变频率振荡电流作用时，会产生这些不对称电压响应。我们展示了与不同离子电流相关的或作为模型电压方程所捕捉的非线性如何导致不对称响应，以及高幅值振荡电流如何强化该响应。我们对该现象提出了一种几何解释，其中不对称性不仅源于其激活曲线中的非线性，还源于相平面图中零斜线所捕捉的非线性以及系统的时间尺度分离。此外，我们识别出在这些电流的门控变量中出现的意外频率依赖模式，并且正如我们通过操控激活曲线参数控制该行为所展示的，这是系统强非线性的产物。本文报道的结果阐明了脑内嵌入神经元处理振荡信息的离子机制。