使用 QNsim1.0 对电刺激多巴胺神经传递的快速扫描循环伏安法数据进行建模

该软件程序的主要目标是根据实验性快速扫描循环伏安法数据，估算电刺激多巴胺神经传递的动力学过程。该方法可促进研究设计，有助于回答有关多巴胺神经传递的关键科学问题，例如药物和疾病状态如何改变电刺激诱发的纹状体多巴胺神经传递。该软件的主要优势在于，它提供了一个用户友好的平台，能够利用定量神经生物学框架对实验伏安数据进行建模分析。

在此步骤中，下载 QNsim1.0.zip 并将其解压至指定目录。接下来，通过整理一个电子表格来准备用于建模的刺激多巴胺响应数据，其中每一列包含转换为微摩尔多巴胺浓度的时间多巴胺响应，并将此文件保存至与程序文件相同的目录中。

然后，打开编程软件，在当前文件夹窗口中导航至 QNsim1.0 目录，并打开名为 Initialization.m 的文件。接着点击运行，以启动初始化界面。要开始一个新项目，请在“新建项目”部分的“多巴胺数据文件”文本框中输入包含该项目多巴胺响应数据的电子表格文件名称。

该电子表格包含来自两项研究的三个响应数据，其中一项数据采集于背侧纹状体，另一项采集于伏隔核。在“模拟时间”旁输入相对于刺激开始时刻的数据采集起始和结束时间点。对于示例数据，存在一个5秒的刺激前间隔，以及刺激开始后35秒的数据采集期。

随后，在对应文本框旁输入每项研究中的反应次数。在“采样间隔”旁输入实验数据的采样间隔（以秒为单位），本研究数据的采样间隔为每0.1秒一次。然后，在“另存为”旁指定文件名，包括项目将要保存的文件类型。

单击“创建新项目”以启动模拟器窗口。或者，若要继续之前的项目，请在初始化窗口的“继续先前项目”部分输入先前已开始项目的 .mat 文件名，然后单击“加载现有项目”以启动模拟器窗口。

在此步骤中，通过在相应的文本框中输入研究编号、反应编号以及刺激持续时间，选择要模拟的实验性多巴胺反应。按下回车键或点击“模拟”以开始模拟过程，该过程将生成三个图表，分别包含实验数据、模拟数据以及未考虑刺激后多巴胺释放的模拟数据。为建模实验性多巴胺反应，需调整与多巴胺释放相关的 delta DAR、delta DAR tau 和 dar 稳态参数，以匹配刺激的幅度。

然后调整VMAX、KM初始值、ΔKM、KM拐点，以及与多巴胺再摄取相关的K参数，使得在A图中，模拟数据接近实验数据上升阶段的形状，且无刺激后释放的模拟曲线在所有刺激后时间点均低于实验数据曲线。该建模方法是一个不断调整模型参数的迭代过程。

因此，可能需要调整多巴胺（DA）释放参数，以匹配上升相的形状。然后调节与刺激后多巴胺释放相关的XR、tau R和M参数，使模拟数据在“多巴胺浓度随时间变化”图中接近实验数据。为了验证模拟参数的准确性，关键在于确认同一组刺激释放和再摄取参数能够近似拟合同一采样位点对不同刺激持续时间所产生的实验响应。

当一组参数能够较好地拟合实验数据时，点击“保存参数”，系统将把该组参数保存至该项目的 dot mat 文件中，用于对应响应。如有需要，可通过点击“加载参数”来载入先前保存的特定响应的参数。请确保在相应的文本框中输入正确的研究编号和响应编号。

要导出已保存的参数，请在“导出参数”按钮旁边的文本框中输入文件名，然后点击“导出参数”按钮，以导出包含所有模拟参数的文本文件。在 Excel 中使用空格分隔单元格，以便以表格形式查看此数据。此处显示的左侧和右侧图表分别描绘了在背侧纹状体和伏隔核中采集的实验数据的模拟结果。

这两个区域通常表现出不同的反应曲线形态，背侧纹状体为凹面上升形态，而伏隔核为凸面上升形态。尽管即使在同一区域内，反应曲线的形态和幅度也存在变异，但两种反应曲线均可通过一些显著差异和参数设置进行建模。通常情况下，与背侧纹状体相比，伏隔核的VMAX值较低，且KM拐点要低得多。

在进行该实验操作时，重要的是要系统地开展工作，尽量减少对多巴胺释放和再摄取参数的估计，并利用同一采样位点的多个实验响应来验证这些参数。观看本视频后，您应能够充分理解如何对刺激诱导的多巴胺响应进行建模，以估算纹状体内电刺激诱导的多巴胺神经传递动力学参数。