Neurons in a micro-circuit connected by chemical synapses can have their connectivity affected by the prior activity of the cells. The number of synapses available for releasing neurotransmitter can be decreased by repetitive activation through depletion of readily releasable neurotransmitter (NT), or increased through facilitation, where the probability of release of NT is increased by prior activation. These competing effects can create a complicated and subtle range of time-dependent connectivity. Here we investigate the probabilistic properties of facilitation and depression (FD) for a presynaptic neuron that is receiving a Poisson spike train of input. We use a model of FD that is parameterized with experimental data from a hippocampal basket cell and pyramidal cell connection, for fixed frequency input spikes at frequencies in the range of theta (3–8 Hz) and gamma (20–100 Hz) oscillations. Hence our results will apply to micro-circuits in the hippocampus that are responsible for the interaction of theta and gamma rhythms associated with learning and memory. A control situation is compared with one in which a pharmaceutical neuromodulator (muscarine) is employed. We apply standard information-theoretic measures such as entropy and mutual information, and find a closed form approximate expression for the probability distribution of release probability. We also use techniques that measure the dependence of the response on the exact history of stimulation the synapse has received, which uncovers some unexpected differences between control and muscarine-added cases.

中文翻译：

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短期可塑性的神经调节对海马神经元突触信息处理的影响。

通过化学突触连接的微电路中的神经元的连接性可能会受到细胞先前活动的影响。可通过耗尽易释放神经递质（NT）的重复激活来减少可用于释放神经递质的突触的数量，或通过促进而增加，其中通过事先激活增加NT释放的可能性。这些相互竞争的效果可能会导致复杂且细微的时间相关连接性。在这里，我们研究突触前神经元正接受输入的泊松峰值序列的促进和抑郁（FD）的概率性质。我们使用的FD模型的参数来自海马篮细胞和锥体细胞连接的实验数据，对于固定频率输入尖峰，其频率在theta（3–8 Hz）和gamma（20–100 Hz）振荡范围内。因此，我们的结果将适用于海马中负责与学习和记忆相关的θ和伽玛节律相互作用的微电路。将对照情况与采用药物神经调节剂（毒蕈碱）的情况进行比较。我们应用诸如熵和互信息之类的标准信息理论方法，并为释放概率的概率分布找到一个封闭形式的近似表达式。我们还使用了一些技术来测量响应对突触所接受刺激的确切历史的依赖性，这揭示了对照和添加毒蕈碱的病例之间的某些意外差异。因此，我们的结果将适用于海马中负责与学习和记忆相关的θ和伽玛节律相互作用的微电路。将对照情况与采用药物神经调节剂（毒蕈碱）的情况进行比较。我们应用诸如熵和互信息之类的标准信息理论方法，并为释放概率的概率分布找到一个封闭形式的近似表达式。我们还使用了一些技术来测量响应对突触所接受刺激的确切历史的依赖性，这揭示了对照和添加毒蕈碱的病例之间的某些意外差异。因此，我们的结果将适用于海马中负责与学习和记忆相关的θ和伽玛节律相互作用的微电路。将对照情况与采用药物神经调节剂（毒蕈碱）的情况进行比较。我们应用诸如熵和互信息之类的标准信息理论方法，并为释放概率的概率分布找到一个封闭形式的近似表达式。我们还使用了一些技术来测量响应对突触所接受刺激的确切历史的依赖性，这揭示了对照和添加毒蕈碱的病例之间的某些意外差异。将对照情况与采用药物神经调节剂（毒蕈碱）的情况进行比较。我们应用诸如熵和互信息之类的标准信息理论方法，并为释放概率的概率分布找到一个封闭形式的近似表达式。我们还使用了一些技术来测量响应对突触所接受刺激的确切历史的依赖性，这揭示了对照和添加毒蕈碱的病例之间的某些意外差异。将对照情况与采用药物神经调节剂（毒蕈碱）的情况进行比较。我们应用诸如熵和互信息之类的标准信息理论方法，并为释放概率的概率分布找到一个封闭形式的近似表达式。我们还使用了一些技术来测量响应对突触所接受刺激的确切历史的依赖性，这揭示了对照和添加毒蕈碱的病例之间的某些意外差异。