一个解释发育视网膜中自发爆发行为的生物物理模型

在发育早期，活动波沿视网膜传播，并在早期视觉系统的正确布线中发挥关键作用。在 II 阶段，这些波由一类瞬态神经元网络——星爆无长突细胞（SACs）触发，表现出爆发活动，该活动在进一步成熟后消失。尽管已有若干模型试图重现视网膜波，但无一能模拟单个 SACs 的节律性自主爆发，并揭示这些细胞在发育过程中如何改变其固有特性。在此，我们提出一个基于生物物理的数学模型，使我们能够重现 SACs 的爆发活动，并给出一种合理、通用且鲁棒的爆发生成机制。控制重复放电的核心参数是快速去极化的 $V$ 门控钙通道与超极化的 $V$ 门控钾通道。爆发的静息期由钙依赖性钾通道介导的慢 after 超极化（sAHP）控制。基于分岔分析，我们展示了调节钙与钾活动的生物物理参数如何控制单个 SACs 中自发出现的快速振荡活动及其后的长不应期。我们对电压依赖性钾通道在 SACs 兴奋性特性及该兴奋性沿发育演变中的作用做出了可检验的实验预测。我们还提出一种解释：为何基于简单而唯一的机制，SACs 能展现出如实验所观察到的、在 SACs 网络内及不同物种间爆发周期的巨大变异性。正如我们所讨论的，这些细胞层面的观察对视网膜波的描述具有深远影响。