中脑三叉神经神经元爆发动力学的多参数不对称调控：来自分岔分析的见解

《Symmetry》：Multi-Parameter Asymmetric Regulation of Bursting Dynamics in Mesencephalic Trigeminal Neurons: Insights from Bifurcation Analysis

　　

摘要

爆发式放电是神经信息编码的基础，在节律产生、感觉处理和运动控制中发挥着关键作用。然而，多个参数协调调节中脑三叉神经节神经元爆发式放电特性的动力学机制仍不清楚。在此，我们利用快-慢分解揭示了四个关键参数 g_NaR、g_NaP、I_app 和 k_b 对爆发式动力学调节的三种不同不对称性。首先，在双参数平面上，SNLC 和 subH 分叉曲线的不对称偏移（而非对称位移）是 subH–SNLC 窗口扩张或压缩的基础，直接调节爆发持续时间（BD）和爆发间隔（IBI）。其次，g_NaP 产生了一种矛盾性的不对称：尽管它缩小了 subH–SNLC 窗口，但它同时通过持续去极化减少了慢变量 h_p 的每峰消耗，从而在延长 BD 的同时缩短 IBI，这种分离无法仅从分叉窗口预测。第三，I_app 诱发了相反的不对称性：它在缩短 IBI 的同时扩大了 subH–SNLC 窗口，表明分叉扩张与静默期持续时间之间并非单调耦合。所有四个参数均增加每次爆发的峰数（SCPB）和 BD，但它们对 IBI 的影响存在分歧，其中 g_NaR 和 k_b 延长 IBI，而 g_NaP 和 I_app 缩短 IBI，确立了活动期和静默期是不对称调节的。我们的发现表明，爆发特征源于分叉位置、膜电位、慢变量动力学和滞后性的协同相互作用。这些结果为离子通道参数对爆发节律的不对称调节提供了动力学见解，并可能为针对通道相关疾病的神经营养调制策略提供理论指导。