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Séance de cours

Compréhension biophysique du comportement neuronal

Dans cours

NX-450: Computational neurosciences: biophysics

The course introduces students to a synthesis of modern neuroscience and state-of-the-art data management, modelling and computing technologies with a focus on the biophysical level. ...

Description

Cette séance de cours s'inscrit dans la compréhension biophysique du comportement neuronal, en se concentrant sur la génération de potentiels d'action et d'autres phénomènes électriques dans les neurones. Il couvre les défis de la modélisation des neurones en raison de leurs structures complexes et de l'importance des différents niveaux d'abstraction. La séance de cours explore divers modèles de neurones, des neurones ponctuels aux modèles compartimentés détaillés, et discute des implications de l'inhibition dendritique sur la dynamique neuronale. Grâce aux idées tirées des modèles de calcul, la séance de cours souligne la signification des canaux ioniques, des propriétés membranaires et de la morphologie dendritique dans la formation de l'activité neuronale.

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Enseignant·e·s (2)

Armando Romani

Felix Schürmann

Felix Schürmann is co-director of the Blue Brain Project and involved in several research challenges of the European Human Brain Project. He studied physics at the University of Heidelberg, Germany, supported by the German National Academic Foundation. Later, as a Fulbright Scholar, he obtained his Master's degree (M.S.) in Physics from the State University of New York, Buffalo, USA, under the supervision of Richard Gonsalves. During these studies, he became curious about the role of different computing substrates and dedicated his master thesis to the simulation of quantum computing. He studied for his Ph.D. at the University of Heidelberg, Germany, under the supervision of Karlheinz Meier. For his thesis he co-designed an efficient implementation of a neural network in hardware.

Source officielle

Proximité ontologique

Biologie

Biologie cellulaire: Neurotransmission

Concepts associés (32)

Potentiel électrochimique de membrane

Toute cellule biologique est entourée d'une membrane dite membrane plasmique. Cette membrane est relativement imperméable aux espèces électriquement chargées telles que les ions et aux molécules qui peuvent participer à l'activité électrochimique (molécules polaires) telles que l'eau. Elle présente ainsi une grande résistance électrique et forme en quelque sorte un dipôle (comme un condensateur). Grâce à ces propriétés, la membrane sépare en deux compartiments étanches l'intérieur de la cellule, le cytoplasme, de l'extérieur de la cellule, le milieu extracellulaire.

Potentiel d'action

vignette|Le déplacement d'un potentiel d'action le long d'un axone, modifie la polarité de la membrane cellulaire. Les canaux ioniques sodium Na+ et potassium K+ voltage-dépendants s'ouvrent puis se ferment quand la membrane atteint le potentiel seuil, en réponse à un signal en provenance d'un autre neurone. À l'initiation du potentiel d'action, le canal Na+ s'ouvre et le Na+ extracellulaire rentre dans l'axone, provoquant une dépolarisation. Ensuite la repolarisation se produit lorsque le canal K+ s'ouvre et le K+ intracellulaire sort de l'axone.

Potentiel postsynaptique inhibiteur

An inhibitory postsynaptic potential (IPSP) is a kind of synaptic potential that makes a postsynaptic neuron less likely to generate an action potential. IPSPs were first investigated in motorneurons by David P. C. Lloyd, John Eccles and Rodolfo Llinás in the 1950s and 1960s. The opposite of an inhibitory postsynaptic potential is an excitatory postsynaptic potential (EPSP), which is a synaptic potential that makes a postsynaptic neuron more likely to generate an action potential.

Modèles du neurone biologique

vignette|390x390px|Fig. 1. Dendrites, soma et axone myélinisé, avec un flux de signal des entrées aux dendrites aux sorties aux bornes des axones. Le signal est une courte impulsion électrique appelée potentiel d'action ou impulsion. vignette|Figure 2. Évolution du potentiel postsynaptique lors d'une impulsion. L'amplitude et la forme exacte de la tension peut varier selon la technique expérimentale utilisée pour acquérir le signal.

Canal ionique

Un canal ionique est une protéine membranaire qui permet le passage à grande vitesse d'un ou plusieurs ions. Il existe de nombreux types de canaux ioniques. Ils peuvent être sélectivement perméables à un ion tel que le sodium, le calcium, le potassium ou l'ion chlorure, ou bien à plusieurs ions à la fois. Les canaux ioniques sont présents dans la membrane de toutes les cellules. Ils ont un rôle central dans la physiologie des cellules excitables comme les neurones ou les cellules musculaires et cardiaques.

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Séances de cours associées (56)

Modélisation de l'activité électrique du neurone MOOC: Simulation de la neuroscience

Explore la modélisation de l'activité électrique du neurone, y compris les canaux ioniques et les concentrations, l'équation de Nernst et le potentiel de repos.

Neurones d'ingénierie: Optogénétique

Explore l'ingénierie des neurones utilisant la lumière, les produits chimiques et le son pour moduler l'activité et le comportement neuronaux.

Introduction au module MOOC: Simulation de la neuroscience

Introduit l'activité électrique des cellules nerveuses, en se concentrant sur les pointes et les potentiels synaptiques.

Dans les neurosciences de Silico : canaux ioniques et modèles neuronaux

Explore la modélisation détaillée des canaux ioniques et des morphologies neuronales dans les neurosciences silico, couvrant la classification des neurones, la cinétique des canaux ioniques et les observations expérimentales.

Seuil dans le modèle Hodgkin-Huxley MOOC: Dynamique neuronale - Neuroscience computationnelle des neurones uniques

Explore le seuil de tir dans le modèle Hodgkin-Huxley et le comportement des neurones sous différentes entrées actuelles.

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