电磁生物工程研究组
 
 
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神经元电学模型及其应用
  日期:2006-12-20     【背景色 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色) 】  【字体:
 

电活动是伴随神经系统活动的重要现象。为定量描述神经电活动、指导神经系统疾病诊疗和研制康复设备,人们建立了一些神经元的模型。1952HodgkinHuxley建立了著名的枪乌贼巨轴突的细胞膜模型HH模型。此后相继出现了其他动物门类的和不同实验条件下的神经元细胞膜的模型。例如:HH模型是基于无髓轴突膜的,关于有髓鞘轴突膜的性质,是FrankenhaeuserHuxley1964年用FH模型总结的。1969Fitzhugh为简化HH模型方程的求解建立了F模型。上世纪80年代以后温血动物神经纤维的模型研究增多。1979 Chiu et等在14时研究兔的有髓鞘轴突,发现胞膜的电学性质主要与纳离子通道和漏电流有关。Sweeney结合Chiu et的实验,将温度从14提高到温血动物的温度,创建了CRRSS 模型。1987Schwarz Eikhof首先测量和定量描述了20 37下大鼠有髓鞘神经元的动作电位和跨膜电流,建立了SE模型。Schwarz, Reid 以及 Bostock 1995年实验记录了人类有髓神经纤维的细胞膜利子通道的性质,并在FH方程的基础上提出了与实验数据相吻合的SRB模型。
神经元细胞膜模型和神经元模型对神经科学的基础研究和临床及工程实用均有重要意义。基于神经元模型的计算机仿真具有操作简单,观测数据方便等优点,为便于发现规律甚至可以模拟研究一些现有实验条件不易达到的极端情况下神经元的反应。另外对于大量神经元的集合特性研究,若基于实验研究,则工作量巨大操作性不强,需要借助模型和计算机的帮助。在临床和工程应用中,为治疗和康复神经系统的疾病和残疾,电刺激、磁刺激等手段已经得到较为广泛地应用并取得了较好的效果。然而这些效果产生的机理人们并不很清楚。将神经的有关电学模型和电磁场计算结合,可以定量分析电磁与神经系统的作用机理,指导电、磁刺激在神经病学治疗以及康复工程中的应用。

 
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