抑制性突触受体动力学的二维界面扩散模型

神经元突触后膜内蛋白质受体的横向扩散与捕获在决定突触连接强度及其在学习与记忆中的调控方面起着关键作用。在本文中，我们构建并分析了一个抑制性突触受体动力学的二维界面扩散模型。该模型包含三个主要部分。首先，由于细胞骨架结构的影响，每个突触的边界被视为半透界面。其次，由于突触内与支架蛋白缓冲物的暂时结合，突触内的有效扩散率小于突触外扩散率。第三，来自细胞内库的受体在突触外插入膜中，并在突触外与突触内发生内吞。我们首先求解了无界域中单个突触的模型方程，并探讨了突触受体的非平衡稳态数目如何依赖于模型参数。随后，我们使用匹配渐近分析求解了大有界域中多个突触的相应问题。最后，将突触视为支架蛋白的相分离凝聚体，我们描述了单个支架蛋白的扩散如何也能用界面扩散来建模。由此我们确立界面扩散作为探索突触动力学与可塑性的通用范式。