数学科学学院微分方程团队教师郝丽杰博士及其合作者在Nonlinear Dynamics发表了题为“Dynamics and multi-scale modeling with time delays for three stages of synaptic facilitation”的学术论文。

软体动物海兔的突触易化有三个阶段：短期易化、中期易化和长期易化。短期易化的诱导不依赖基因表达，中期易化的形成需要蛋白质合成，而长期易化的形成需要新的蛋白质和RNA的产生。由于基因转录和蛋白质翻译过程消耗较长的时间，导致长期突触易化的延迟发生。为了研究突触易化的三个阶段，本文提出了一个多尺度的数学模型，包括细胞内基因转录与蛋白质合成、突触前细胞膜电位和兴奋性突触后电位。基于模型中存在的正反馈回路，利用分岔分析得到系统具有双稳性，因此适当的刺激能够引起系统在不同的状态间转迁。通过采用不同的刺激方案，模型实现了短期易化、中期易化和长期易化的现象，并且模拟了中期易化对翻译过程的依赖，以及长期易化对转录和翻译的依赖，数值模拟结果与生物实验结果一致。

该项成果由数学科学学院微分方程团队郝丽杰、北京航空航天大学杨卓琴教授合作完成，天津师范大学为第一单位。论文研究工作受到国家自然科学基金项目(No.12372060)的资助。

论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11071-024-09536-5