《Current Research in Neurobiology》：Inhibitory and neuromodulatory control of two-pathway signal integration in a model neocortical pyramidal cell
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双点神经元（two-point neurons）不仅允许输入流之间进行复杂的相互作用，还可以通过网络层面产生的调节信号来修正这些相互作用。在新皮层中，这类信号表现为空间靶向性抑制和改变锥体细胞离子通道活性的神经调节信号。不同的认知状态，如清醒活动或梦境睡眠，对
双点神经元（two-point neurons）不仅允许输入流之间进行复杂的相互作用，还可以通过网络层面产生的调节信号来修正这些相互作用。在新皮层中，这类信号表现为空间靶向性抑制和改变锥体细胞离子通道活性的神经调节信号。不同的认知状态，如清醒活动或梦境睡眠，对应不同的抑制和神经调节模式。研究人员使用计算细胞模型，探讨了神经调节和抑制对第5层锥体神经元中导致爆发性放电的双通路信号相互作用的影响。抑制和神经调节可以改变传递函数（transfer function），该函数分别根据靶向基底树突和顶树突的兴奋性输入流强度来指定爆发概率，从而导致所传递的关于输入流的信息发生质变。当一条兴奋性输入流受到抑制而无法再单独产生爆发性输出时，情境信息传递便会出现。此时，该输入流因另一输入流的较低振幅而提高爆发概率，且所传递的信息在很大程度上是该未受抑制输入流所独有的。神经调节也以特定方式改变传递函数。顶树突钙通道的下调与顶端抑制具有相似效果，导致顶端输入为驱动性基底输入提供情境。HCN通道（HCN channel）的下调可放大或抑制任一输入流的作用，具体取决于细胞电生理特性，从而改变情境平衡。
新皮层锥体神经元接收两条空间分离的兴奋性输入通路：基底树突主要接收来自丘脑和低层皮层的自下而上的感觉信息，顶树突接收来自高层皮层的自上而下的情境信息。这两条通路的整合可引发爆发性放电，尤其是第5层厚丛状锥体神经元的回传动作电位激活钙峰（back-propagation-activated calcium spike, BAC）放电。抑制性中间神经元和神经调节物质能动态调整双通路整合，以适配不同认知状态。然而，空间靶向抑制和神经调节如何具体影响双通路整合及信息传输，尚需机制性阐明。为此，研究人员基于计算模型系统探索了这一问题。
研究人员采用Bahl等（2012）的简化区室模型（该模型经实验数据优化，能再现树突钙峰和体树突耦合），从ModelDB获取代码并在NEURON中模拟。在胞体和顶树突分别注入独立的Ornstein-Uhlenbeck噪声以模拟背景突触活动；施加同步短暂电流脉冲分别代表基底和顶端兴奋性输入，基底振幅范围0-1 nA，顶端0-1.7 nA。每种组合重复100次，统计爆发概率，并用传递函数拟合，用部分信息分解（partial information decomposition, PID）量化输出信息。
3.1 爆发图景：模拟显示爆发概率图景存在三个区域：顶端输入单独诱发的树突钙峰爆发、基底输入单独诱发的双峰爆发，以及需要两者协同的BAC放电。这些区域可按振幅边界划分为HH、HL、LH、LL四个子区域，分别有不同传递函数形式。
3.2 抑制：向顶树突施加强直抑制后，图景转为HL型——顶端输入只对基底输入产生情境放大；向基底树突施加抑制则转为LH型；同时抑制两区域则接近LL型。
3.3 神经调节：将顶树突钙通道密度降至四分之一，效果类似顶端抑制，使顶端输入变为情境信号。HCN通道作用复杂：在原有模型中HCN通道去极化作用增强爆发，去除后爆发概率降低，密度增至四倍则提高；但若加入与最大HCN电导成比例的外向漏电流，HCN通道转为抑制效应，尤其削弱顶端输入。此外，兴奋性刺激前施加超极化预脉冲，可通过HCN通道反弹去极化增强爆发，这与躯体抑制激活钙峰（somatic inhibition-activated calcium spike, SIC）放电一致。
3.4 高电导状态：采用电导型背景噪声模拟清醒动物高电导状态后，输入阈值升高，顶端单独爆发概率降低，细胞进入HL型情境调制模式；HCN通道在顶端转为抑制，在胞体仍为增强。
3.5 抑制和神经调节对信息传输的影响：PID显示，完整HH范围内输出主要含共享机制信息和协同信息；限制顶端振幅（HL）时独特基底信息占优；限制基底振幅（LH）时独特顶端信息占优；限制两者（LL）时信息总量下降。顶端抑制或钙通道下调产生类似HL的PID模式；基底抑制类似LH；组合抑制类似LL。HCN通道密度变化不改变信息模式定性特征，仅调节总体水平。
讨论指出，基底抑制主要由小清蛋白阳性（parvalbumin positive, PV）中间神经元介导，顶端抑制涉及生长抑素阳性（somatostatin positive, SST）和神经胶质样（neurogliaform, NGF）细胞，血管活性肠肽阳性（vasoactive intestinal peptide positive, VIP）中间神经元通过抑制SST实现去抑制，从而门控情境影响。神经调节通过钙通道、HCN通道等改变整合特性。背景活动与HCN通道的电流-电导平衡相互作用可改变工作模式。研究结论强调，双点锥体神经元是大脑认知处理的基础，其输入-输出传递函数和信息传输可被抑制和神经调节灵活重配置，以适应从清醒时感觉处理到睡眠时记忆巩固的需求，并对人工神经网络设计有借鉴意义。
