數學科學學院微分方程團隊教師郝麗杰博士及其合作者在Nonlinear Dynamics發表了題為“Dynamics and multi-scale modeling with time delays for three stages of synaptic facilitation”的學術論文。
軟體動物海兔的突觸易化有三個階段：短期易化、中期易化和長期易化。短期易化的誘導不依賴基因表達，中期易化的形成需要蛋白質合成，而長期易化的形成需要新的蛋白質和RNA的產生。由于基因轉錄和蛋白質翻譯過程消耗較長的時間，導致長期突觸易化的延遲發生。為了研究突觸易化的三個階段，本文提出了一個多尺度的數學模型，包括細胞內基因轉錄與蛋白質合成、突觸前細胞膜電位和興奮性突觸后電位。基于模型中存在的正反饋回路，利用分岔分析得到系統具有雙穩性，因此適當的刺激能夠引起系統在不同的狀態間轉遷。通過采用不同的刺激方案，模型實現了短期易化、中期易化和長期易化的現象，并且模擬了中期易化對翻譯過程的依賴，以及長期易化對轉錄和翻譯的依賴，數值模擬結果與生物實驗結果一致。
該項成果由數學科學學院微分方程團隊郝麗杰、北京航空航天大學楊卓琴教授合作完成，天津師范大學為第一單位。論文研究工作受到國家自然科學基金項目(No.12372060)的資助。
論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11071-024-09536-5
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