1、神經(jīng)元突觸可塑性及其依賴的胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)在腦的學習和記憶等高級認知功能中具有極其重要的意義。近年來，這一領域的研究取得快速發(fā)展，胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)已經(jīng)成為神經(jīng)科學乃至整個生命科學領域研究的重要前沿。但是隨著實驗數(shù)據(jù)的不斷涌現(xiàn)以及胞內(nèi)信號通道的不斷細化，使得神經(jīng)元胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導通道成為一個極其紛繁復雜的信號網(wǎng)絡系統(tǒng)。因此，研究者需要具備豐富的神經(jīng)科學知識，從網(wǎng)絡整體來認識胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)，同時，研究手段與途徑也必須由單技術、單學科向多技術綜

2、合應用、多學科交叉研究轉(zhuǎn)化，從而更深刻地理解和把握其動力學全貌。本文依據(jù)現(xiàn)有經(jīng)典實驗數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果，通過建立動力學模型，研究和分析了CREB依賴的與突觸可塑性相關的兩條信號轉(zhuǎn)導通道及其構成的信號轉(zhuǎn)導網(wǎng)絡的動力學特性。
　　 CREB作為細胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子，在學習記憶相關的神經(jīng)元突觸可塑性功能調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用。本文提出了一個嵌有CREB依賴的正反饋環(huán)的cAMP-PKA-CREB通道的動力學模型。該模型通過假定CREB誘導的基因轉(zhuǎn)

3、錄和新蛋白合成正向調(diào)控上游通道，首次在cAMP-PKA-CREB信號通道中嵌入CREB依賴的正反饋環(huán)機制。研究發(fā)現(xiàn)，這一模型是一個魯棒的雙穩(wěn)系統(tǒng)，并且我們假定的CREB依賴的正反饋環(huán)是系統(tǒng)存在魯棒的雙穩(wěn)特性的重要條件。研究結(jié)果也提示了CREB依賴的正反饋環(huán)可能是決定突觸長時程增強誘導和維持的導向機制之一。
　　 為了研究雙向突觸可塑性與CREB依賴的級聯(lián)反應網(wǎng)絡間的內(nèi)在機制及動力學特性，本文進一步建立了CREB1/2介導的從神經(jīng)

4、元的膜到核的大網(wǎng)絡分子模型。該模型通過耦合突觸刺激介導的膜上電活動、信號的胞內(nèi)傳遞和CREB1/2對下游基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控及對突觸活動的反饋，首次將核內(nèi)的動力學行為與神經(jīng)元的膜上電活動聯(lián)系了起來。研究發(fā)現(xiàn)，不同頻率的突觸刺激可以誘導LTP/LTD這種雙向突觸可塑現(xiàn)象，并且CREB1/2對下游基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控及對突觸活動的反饋是LTP/LTD誘導和維持的重要元件，這暗示了CREB1/2介導的正負反饋機制對于誘導和維持雙向突觸可塑性扮演著重要角色