Réponse courte
Oui, des autapses existent, bien que le rôle des autapses excitatrices en particulier ne soit pas clair.
Réponse longue
Beaucoup de vos hypothèses sont fausses pour les neurones biologiques (je soupçonne que vous avez une expérience dans les réseaux de neurones artificiels, mais cela pourrait être inexact ). Celles-ci n'ont pas d'incidence directe sur votre question de savoir si ces connexions existent, mais je pense qu'elles sont importantes pour comprendre comment elles pourraient fonctionner, ce qui est tout aussi important sinon plus.
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La «période réfractaire» fait référence à une période pendant laquelle une cellule ne peut pas ou est moins susceptible de déclencher un potentiel d'action . Les cellules peuvent recevoir des entrées librement pendant leur période réfractaire.
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Les neurones ne sont pas des compartiments uniques. Les potentiels d'action sont générés près du soma, et bien qu'ils puissent se propager dans les dendrites, les synapses sur les dendrites peuvent être assez électriquement isolées du soma, et les potentiels synaptiques dans les dendrites peuvent prendre un certain temps, facilement une ou deux ms, pour affecter le soma, et ils durent également plusieurs ms. Ils peuvent également affecter la puissance d'autres synapses à proximité.
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Bien que les axones puissent avoir une longueur de cm ou plus, les dendrites sont rarement trouvées et à plus de 1 mm d'un soma dans le SNC (il peut y avoir des exceptions, bien sûr; je pense surtout au néocortex), et la plupart des dendrites sont à moins de 100-200 um du soma. Les distances de déplacement sont donc beaucoup plus courtes que votre estimation. Cependant, la transmission synaptique elle-même est quelque peu lente, vous pouvez donc ajouter 0,5 ms supplémentaire, et votre estimation de la vitesse est assez rapide pour le cerveau; le lien que vous avez donné s'applique uniquement aux fibres périphériques et à la moelle épinière à la transmission cérébrale (notez qu'il s'agit de «nerfs»), donc votre estimation globale de 1 ms entre le pic et l'autapse s'avère raisonnable, mais pour des raisons différentes.
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Il n'est pas significatif de parler de périodes réfractaires pour la plupart des synapses. Les synapses peuvent afficher une dépression à court terme et / ou une facilitation, mais ce n'est pas la même chose qu'une période réfractaire. Ce n'est que sur des synapses particulières contenant un seul site de publication qu'il est logique de parler de périodes réfractaires.
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Les cellules ne sont pas activées par une synapse individuelle, à quelques exceptions près dans des zones cérébrales. Donc, juste parce qu'une cellule a été allumée ne vous dit pas si une synapse particulière a été activée. En fait, à moins que cette cellule ne se soit déclenchée très récemment, vous pouvez être sûr qu'une autapse n'aurait pas contribué à cet événement de déclenchement particulier.
Preuve d'auto-synapses excitatrices
Vous avez spécifiquement posé une question sur l'auto-excitation, mais il est important de savoir que les auto-synapses inhibitrices existent également, et qu'elles sont beaucoup plus courantes entre les cellules inhibitrices GABAergiques qu'entre cellules excitatrices (Bekkers, 1998). Les autapses inhibitrices ont beaucoup de sens fonctionnel car elles servent de rétroaction négative directe.
Cependant, les autapses excitatrices existent et elles peuvent avoir une signification fonctionnelle (Bekkers, 2009), plutôt que d'être simplement des «accidents» rares qui faire peu. En Aplysia, par exemple, il y a des autapses qui provoquent un potentiel de plateau excitateur pendant le comportement alimentaire, maintenant l'activité pendant une longue durée (Saada et al., 2009).
Dans le néocortex des mammifères, des autapses excitatrices ont été observées mais leur fonction n'est pas claire. Leurs propriétés peuvent être un peu différentes des autres synapses (Liu et al., 2013). La plasticité dépendante de la synchronisation des pics suggérerait que les autapses devraient diminuer et disparaître, mais ce n'est pas le cas, ce qui suggère qu'elles pourraient avoir une utilité fonctionnelle, même si cela n'est pas encore compris. Il existe de nombreuses tentatives de calcul pour trouver une fonction, que je ne vais pas énumérer ici, mais vous pouvez facilement trouver en recherchant une référence comme Google Scholar pour des articles récents sur les "autapses".
Expérimentalement, le rôle des autapses in vivo est difficile à étudier car il n'y a pas de moyen spécifique de supprimer sélectivement les autapses en dehors d'un environnement de calcul, ou une préparation réduite où les cellules individuelles peuvent être activées sans activité dans le reste du réseau.
Références
Bekkers, JM (1998). Neurophysiologie: les autapses sont-elles des synapses prodigues?. Biologie actuelle, 8 (2), R52-R55.
Bekkers, J. M. (2009). Transmission synaptique: les autapses excitatrices trouvent une fonction?. Current Biology, 19 (7), R296-R298.
Saada, R., Miller, N., Hurwitz, I., & Susswein, A. J. (2009). L'excitation autaptique induit une activité persistante et un potentiel de plateau dans un neurone de fonction comportementale connue. Current Biology, 19 (6), 479-484.
Liu, H., Chapman, E. R., & Dean, C. (2013). La connectivité «soi» versus «non-soi» dicte les propriétés de la transmission synaptique et de la plasticité. PloS one, 8 (4), e62414.