Integración dendrítica espacialmente resuelta: hacia una clasificación funcional de las neuronas

La vasta estructura dendrítica en forma de árbol de las neuronas les permite recibir e integrar información de muchas neuronas. Existe una gran variedad de morfologías neuronales; sin embargo, su papel en la integración dendrítica y cómo ésta configura la respuesta de la neurona aún no se comprende completamente. Aquí, estudiamos la evolución e interacciones de los picos dendríticos en neuronas excitables con estructuras reales complejas de ramas. Nos centramos en docenas de neuronas ilustrativas reconstruidas digitalmente del repositorio en línea NeuroMorpho.org, que contiene más de 130,000 neuronas. No obstante, nuestros métodos pueden extenderse rápidamente a cualquier otra neurona. Este enfoque nos permite estimar y mapear patrones específicos y heterogéneos de actividad observados a lo largo de extensos árboles dendríticos con miles de compartimientos. Proponemos una clasificación de neuronas basada en la ubicación del soma (centralidad) y el número de ramas conectadas al soma. Estos son factores topológicos clave en la determinación del consumo energético de la neurona, la tasa de disparo y el rango dinámico, que cuantifica el rango de tasa de entrada sináptica que puede ser codificado confiablemente por la tasa de disparo de la neurona. Además, encontramos que las bifurcaciones, los bloques estructurales de los dendritas complejos, juegan un papel principal en aumentar el rango dinámico de las neuronas. Nuestros resultados proporcionan una mejor comprensión de los efectos de la morfología neuronal en la diversidad de la dinámica y función neuronal.