受转录组启发的脉冲神经仿真揭示了人类特异性的前额叶动态，并为符合物种特征的疾病建模提供了机制性平台。

全脑转录组图谱现已广泛可得，然而计算神经模型几乎完全依据啮齿动物数据进行参数化，并被用于推断人脑功能，而这种外推的代价至今仍未被量化。为解决这一问题，我们构建了一个具有生物物理细节、基于电导的 Hodgkin-Huxley 型脉冲微环路模型，用于描述一个由五类细胞群构成的前额叶网络，其中每一种离子通道、受体和缝隙连接电导均按照细胞类型特异性的基因表达进行缩放。我们利用来自小鼠 mPFC 和人类 DLPFC 的单核 RNA 测序数据，并结合基于文献推导的基线参数，对同一电路进行了参数化，并比较了其在七种生理和病理状态下的高频振荡（HFO）输出。尽管两种细化版本之间的群体放电率仅存在较小差异（对锥体细胞和 PV 细胞约为 20%），其振荡动力学却出现了显著分化。人类细化电路产生了强同步的 PV 活动以及稳健的波纹和快速波纹频段功率（例如，健康清醒状态下的波纹功率，以任意单位计：322 对 24 和 22），而小鼠细化版本和文献版本则保持异步状态（中间神经元同步性：0.21 对 0.02）。这一“人类 ≫ 小鼠 ~ 原始”的层级关系在全部七种状态中均表现出统计学一致性（77 次比较中有 75 次显示模型分支间存在显著差异）。在机制上，人类转录组驱动了明显更强的 PV-PV 电耦合（缝隙连接缩放系数：1.78 对 0.96），并伴随着更强的锥体细胞递归性兴奋；二者共同将快速放电的 PV 细胞群同步为一种相干节律，而后由近胞体抑制将该节律施加到局部场电位上。关键的是，这些结果依赖于模型；基因到电导的映射是现象学的，且 mRNA 表达并不会线性转化为功能性电导。尽管如此，在该映射框架下，这种分化将 PV 介导的耦合以及兴奋—抑制平衡定位为最需要进行人类特异性重新校准的参数。更广泛地说，本研究确立了转录组信息驱动的脉冲模拟作为一种强有力策略，可用于揭示物种特异性的计算原理，并构建具有机制基础、与人类相关的前额叶环路功能障碍模型；这一方法超越了通用的啮齿动物默认设定，从而能够实现针对神经系统疾病和精神障碍的定向化、符合物种特性的建模。

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📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.02.741879v1?rss=1

🏷️ 转录组驱动建模 脉冲神经仿真 前额叶皮层 物种特异性 高频振荡 PV中间神经元