BRAINCELL：整合随机形态学与动态细胞外环境的脑细胞生物物理模拟平台

《Nature Communications》：BRAINCELL modelling platform for stochastic nanoscale organisation and dynamic extracellular signalling among neurons and glia

　　

摘要

生物物理细胞模型一直是理解脑细胞及其网络信号处理的核心，但仍存在重要局限。首先，丰富的纳米级结构（如树突棘和细小的星形胶质细胞突起）由于其数量和复杂性，一直难以被纳入全细胞模型。BRAINCELL 通过生成受经验统计约束的形态学和生理学特征的随机群体来解决这一问题。其次，脑细胞活动依赖于与细胞外环境的动态相互作用，而传统上该环境被视为静态。BRAINCELL 则模拟了动态的细胞外环境，追踪细胞内外离子和信号分子的时空浓度变化。基于经过实验验证的算法，BRAINCELL 能够真实模拟抑制性与兴奋性神经元、神经元与星形胶质细胞、轴突与髓鞘、小胶质细胞与配体梯度之间的细胞外相互作用。通过将随机形态学与动态细胞外信号传导相结合，BRAINCELL 产生的任务特定预测往往不同于传统模型。该平台可免费在 www.neuroalgebra.net 获取。