阿尔茨海默病建模：从记忆丧失到斑块与tau蛋白的形成

我们采用 Hopfield 模型作为简化框架来探索阿尔茨海默病的记忆缺失及其生化过程。通过模拟神经元死亡和突触退化（即增加存储模式的数量并向突触权重引入噪声），我们展示了痴呆的典型症状，包括记忆丧失、混乱以及检索延迟。当网络容量被超过时，检索错误增加，镜像阿尔茨海默病患者所观察到的认知混乱。此外，我们通过变化权重矩阵的稀疏度来模拟突触退化的影响，显示随噪声水平升高，记忆召回受损且检索成功率降低。进一步地，我们将模型扩展至将记忆丧失与阿尔茨海默病相关生化过程相联系。通过模拟随时间推移的胰岛素灵敏度降低，我们展示这如何可触发钙离子进入线粒体，导致错误折叠的蛋白质形成斑块。这些在时间上建模的结果表明，神经元退化和代谢因素均对阿尔茨海默病中所见的渐进性衰退作出贡献。我们的工作为理解神经退行性疾病中突触功能和代谢功能的双重影响提供了计算框架。