持续刺激下神经传导中限速恢复过程

在化学突触中，到达的电信号诱导囊泡与突触前膜融合，从而将神经递质释放入突触间隙。融合事件后，释放位点与囊泡均经历恢复过程方可再次可用。核心问题在于：高频持续刺激下神经传导过程中，这两步恢复中哪一步起限制因素作用。为探究此问题，我们引入一种新颖的非线性反应网络，其对囊泡与释放位点均包含显式恢复步骤，并纳入诱导的时变输出电流。相关反应动力学通过常微分方程（ODEs）及关联的随机跳跃过程表述。随机跳跃模型描述单一释放位点，而对多个释放位点的平均接近 ODE 解并共享其周期结构。其原因可归结为如下认识：囊泡与释放位点的恢复动力学在统计上几乎独立。基于 ODE 表述对恢复速率的敏感性分析表明，无论囊泡还是释放位点恢复步骤均不能被认定为本质限速步骤，限速特征在刺激过程中发生转变。持续刺激下 ODEs 给出的动力学呈现瞬态变化，从突触后响应的初始抑制过渡到渐近周期轨道，而随机跳跃模型的个体轨迹缺乏 ODE 解的振荡行为与渐近周期性。