双向突触可塑性诱导与维持的调控机制模型

摘要

神经元突触可塑性是大脑记忆形成与存储的重要生理模型,核内转录因子cAMP反应结合蛋白CREB在其诱导与维持中具有重要调控作用。针对目前CREB调控神经元突触可塑行为的分子信号转导机制尚不清晰的问题,采用数学建模与数值仿真相结合的方法,通过整合神经元膜上突触活动、突触信号在细胞质中的级联反应传递、激发型与抑制型CREB介导的基因转录以及新合成蛋白对NMDA膜受体的反馈调控,建立了一个从神经元膜到核的分子信号转导计算模型。通过数值仿真,探究了模型的动力学特性,表明在不同的突触刺激频率域下,CREB介导的分子信号转导系统呈现出静息、长时程增强和长时程抑制三种可塑性形态,由此得出结论,激发型与抑制型CREB对神经元生化级联反应的有序调控是神经元双向突触可塑性诱导与维持的导向机制之一。