星形胶质细胞调控局灶性癫痫发作动力学与控制

摘要

癫痫是一种常见神经系统疾病，其发病机制尚不完全清楚.研究表明，星形胶质细胞在癫痫发作中起到关键作用，可能作为癫痫治疗的靶点.基于临床癫痫脑电特征，建立相匹配的神经元集群-星形胶质细胞集群耦合模型，有助于癫痫发作机制的进一步研究以及癫痫控制技术的发展.本文基于局灶性癫痫发作动力学模型，考虑星形胶质细胞Ca²⁺波动与神经元集群发放频率的关系，建立神经元集群-星形胶质细胞群耦合动力学模型，探讨了星形胶质细胞群对癫痫发作动力学行为的影响，并模拟刺激治疗，对局灶性癫痫进行抑制.研究发现：星形胶质细胞群与神经元集群的耦合参数驱动模型表现出三种类型的局灶性癫痫发作模式，其共同特点为星形胶质细胞群的谷氨酸过表达；第一种癫痫放电形式可以通过调节星形胶质细胞群与神经元集群耦合参数进行抑制，而其余两种无法通过参数调节进行抑制；常数刺激可以使三种癫痫放电转变为周期放电，但过大或过小的刺激无法完全抑制第一种癫痫放电；高频、强幅值的方波刺激能够有效抑制三种癫痫放电.

关键词

动力学与控制 / 局灶性癫痫 / 星形胶质细胞 / 神经动力学