动作电位在有髓鞘神经纤维上传递速度的计算模型及分析

以有髓鞘神经纤维为研究对象，通过分析动作电位的传递机制，得出了可用跨膜电流的传递速度来等效动作电位的传递速度的结论.根据McNeal模型和CRRSS模型推导出跨膜电流的时间函数，最后给出了动作电位在有髓鞘神经纤维上传递速度的计算模型.在得出模型的基础上对影响模型的参数进行了详细分析.     

神经纤维对外加均匀电场刺激的响应

为了研究外加均匀电场对神经纤维的影响，基于电缆模型，以有限长度的有髓鞘神经纤维为研究对象，通过理论推导，分析了均匀电场刺激下细胞相对跨膜电位的变化机理，得出了细胞相对跨膜电位与细胞轴向不同位置的定量关系．仿真结果证明了理论分析的正确性，证明神经纤维中各点对均匀电场的响应不同，其结论与前人实验结果吻合．     

一种跨膜受体偶联离子通道调控网络模型研究

以一种受体偶联钙离子通道为例,讨论了普遍存在的细胞信号跨膜传递中的离子通道启闭的控制功能,对Ｂｒａｙ和Ｌａｙ的跨膜信号传递模型进行了改进,给出了一种跨膜受体偶联离子通道调控的网络模型,运用单细胞显微荧光测量（Ｃａ＾２＋）技术,测量了单个ＳＨ－ＳＹ５Ｙ细胞内游离钙离子浓度的变化,说明了此模型能够较好的完成离子通道的控制功能,并给出大关于此模型的一些讨论。     

肌纤维细胞内动作电位建模的研究

介绍一种肌纤维细胞内动作电位(IAP)的建模方法．该方法将IAP波看作两部分之和，一部分对应于动作电位激励波的波峰，另一部分对应于动作电位的后电位，并用两个简单的解析函数分别表示它们．模型的特点是，模型中描述波峰和后电位相对幅度的参数，对应于与激励波波峰有关的跨膜电流的中心矩，而且，这些参数可以由窭验测量的IAP或运动单位动作电位(MUAP)反向估计确定．     

应用颗粒受力模型模拟平板膜错流微滤过程

为了揭示跨膜压差和悬浮液浓度对膜污染的影响规律,采用理论计算和数值模拟的方法,推导了恒压条件下颗粒受力模型函数,并对恒压错流微滤过程进行了数值模拟计算。在对模型的准确性进行验证之后,模拟计算了不同跨膜压差TMP、不同悬浮液浓度条件下渗透速度和滤饼厚度的情况。得出了渗透速度随TMP的增大或原料液浓度的减小而增大,滤饼厚度随TMP和原料液质量浓度增大而加厚。以上模拟可以在一定程度上指导实验的设计、操作等。     

Q&A

Q:为什么运动员和一般人的神经信息传输时间不同?(读者:杨涛)A:神经元是神经系统的基本结构和功能单位,它具有感受刺激、产生和传导兴奋的功能。兴奋的传递过程,包括在神经纤维上的传导和在神经元之间的传递。神经纤维的直径、髓鞘的厚度、结间段的长度和温度的高低是决定神经冲动(电信号)在有髓神经纤维上传导快慢的几个主要参数。直径粗、髓鞘厚、结间段长的纤维传导速度快。直径粗     

基于数值模拟模型的神经纤维电缆方程应用研究

本文采用MATLAB软件,以数值模拟的方式,构建神经网络纤维方程.以单个神经元模型为基准,研究神经纤维细胞中膜电阻,膜电流,以及膜电压的数值关系.以人体中常见的Na+离子,K+离子,Cl-离子为研究对象,经过数值模拟,得到在神经纤维模型下,膜电位的变化趋势.研究结果显示,随着神经纤维传导距离的增大,神经纤维中的电信号传导的能力发生了变化.Na+离子产生的膜电位逐步减弱,生物电信号逐步减弱;而K+离子,Cl-离子产生的膜电位逐步增强,随之生物电信号增强.     

周氏新对虾有髓鞘神经纤维的超微结构

周氏新对虾(Metapenaeus joyneri)的有髓鞘神经纤维为椭圆型、圆型，椭圆型长轴直径40-65μm，短轴直径18-25μm．轴突直径6-10μm，位于髓鞘的一侧，轴突壁由微管组成．在轴突壁与膜层之间存在液体间隙．在液体间隙外的髓鞘厚约1μm，由3层膜层和2层微管层组成，在部分髓鞘的结构中，微管层增厚．在髓鞘结构中观察到高嗜锇性区域，由排列规则且明暗交替的膜层组成，     

一种跨膜受体偶联离子通道调控网络模型研究

以一种受体偶联钙离子通道为例,讨论了普遍存在的细胞信号跨膜传递中的离子通道启闭的控制功能,对Ｂｒａｙ和Ｌａｙ的跨膜信号传递模型进行了改进．给出了一种跨膜受体偶联离子通道调控的网络模型．运用单细胞显微荧光测量［Ｃａ２＋］ｉ技术,测量了单个ＳＨ－ＳＹ５Ｙ细胞内游离钙离子浓度的变化,说明了此模型能够较好地完成离子通道的控制功能,并给出了关于此模型的一些讨论．     

神经元轴突电刺激响应的有限元数值模拟

为了研究神经元轴突的微观生理电传导特性,建立了神经元轴突的三维有限元模型,通过数值计算模拟神经元轴突对电刺激的动态响应.建立海马神经元轴突的三维几何模型并指定其生物物理参数,根据Hodgkin-Huxley方程和Maxwell方程,建立偏微分方程组,对神经元轴突有限元模型施加不同持续时间和不同脉冲幅度的电流脉冲并求解,获得神经元轴突的三维电势分布和动作电位曲线.数值模拟结果显示,该神经元轴突的静息电位约为-65 mV;对模型施加持续时间为2 ms,强度0.01 A/m2的电流脉冲刺激未产生动作电位,施以(2 ms、0.2 A/m2),(20ms、0.01 A/m2),(20ms、0.2 A/m2)脉冲刺激均产生动作电位,峰值分别出现在0.012 s、0.017 s和0.012 s,动作电位幅度约为100mV,持续时间约为2 ms.神经元轴突电刺激响应的有限元模拟结果与实验结果吻合,表明所建立的神经元轴突有限元模型及数值模拟方法合理、可靠,为深入研究神经电生理特性提供了基础模型和仿真分析方法.     

质子交换膜燃料电池多孔介质中水的两相迁移

在混合流动模型的基础上,建立了一个新的二维两相流模型来研究质子交换膜燃料电池内水分的传递规律和分布状态,在该模型中,催化剂层作为一个有厚度的实体包含在电极中.模型耦合了质子交换膜燃料电池电极中的流动方程.组分方程、催化剂层和质子交换膜中的电势和电流密度分布方程,可以应用在质子交换膜燃料电池的阴极,也可以使用在阳极.同时,模型还考虑了相变引起的液相和气相间的动量变化,重点模拟了水分在燃料电池的阴极、阳极和质子交换膜中的传递规律及其分布状态.模拟结果显示:升高加湿温度、提高电流密度和降低电池温度都会使电池质子膜中的水分含量增大,质子传导率升高,也会使阴极中液态水含量增加,阴极浓差极化加剧.     

基于MRAS-IMC的交流伺服系统速度环控制

根据系统速度环控制模型,研究一种交流伺服系统电流前馈补偿控制策略,考虑外部负载突变对系统影响,以提高系统稳定性和抗扰性为目标,分析得出内模观测控制算法.同时该方法结合变系数模型参考自适应,进行系统惯量在线观测,实现快速平稳的扰动观测与电流前馈补偿,使系统具有良好动态响应性能与鲁棒性.仿真及分析表明：文中所提方法可有效提升系统速度环控制性能.     

脊髓背根神经节切除模型——周围神经趋化性再生定量研究模型的建立

为了建立脊髓背根神经节（dorsal root ganglion,DRG）切除模型,选择性地使感觉神经纤维溃变而保持运动神经纤维的正常功能,从而为周围神经趋化性再生的定量评价提供有效的研究方法。将雄性SD大鼠20只,随机分为两组,每组10只动物。大体解剖组：解剖大鼠坐骨神经的神经根组成及DRG的位置。DRG切除组：切除支配大鼠坐骨神经的每个神经根的DRG。观察大鼠DRG切除后步态变化及足部溃疡情况。切除后3周,取双侧坐骨神经、胫神经、腓神经及腓肠神经行髓鞘染色,观察各神经中感觉神经纤维溃变情况;行美兰复红染色,计算机图像分析,运动神经纤维计数。发现大鼠坐骨神经由L4、L5、L6神经干组成,DRG位于腹、背侧根汇合处近心端1mm处。DRG切除术后,大鼠步态失去协调性,但展趾宽度无明显改变。DRG切除后3周,髓鞘染色显示腓肠神经中有髓神经纤维髓鞘完全溃变,坐骨神经、胫神经、腓神经中部分有髓神经纤维发生溃变。美兰复红染色、计算机图像分析计数显示坐骨神经及三个主要分支内,有髓运动神经纤维分别占其总数的58．4％、54．6％、45．4％、0。说明DRG切除模型,可以有效区分感觉和运动神经纤维,能够较好地定量评价周围神经趋化性再生的效果。通过比较不同桥接材料和不同修复方法的错接率,从而定量评价各修复材料和方法的趋化性再生效果。     

基于USB的卵母细胞电压钳同步数据采集和分析软件设计

介绍了基于USB接口的卵母细胞电压钳系统的数据采集分析系统,应用Delphi语言开发了系统的人机操作实验界面,探讨了电压钳的USB同步传输、数据采集和和显示的实现方法.在细胞模型测试中,电压钳放大器的跨膜电流分辨达到了0.01nA,噪声测试低于10pA.在非洲爪蟾卵母细胞表达Kv4.2钾通道实验中,记录跨膜电流波形清晰,数据分析可靠.与国外同类仪器相比:该系统操作简单,价格低,数据采集和分析方便,适用于卵母细胞表达实验.     

心肌细胞钾通道调控早期后除极的动力学机制

针对心肌细胞动作电位复极期振荡的早期后除极(EAD)现象,研究了细胞模型Hopf分岔和EADs的关系以及钾离子通道的作用。在LR91模型中剔除快钠离子电流并引入控制钙和钾离子通道时常数的控制因子形成子系统模型,分离出模型中不同时间尺度的变量,将跨膜电势、钙离子通道激活及失活门控变量视为快变量构成三变量快子系统,慢变量钾离子通道门控参数视为其分岔参数分析膜电位与快子系统稳定性的关系。计算机仿真结果表明,随着钾离子通道门控变量时常数的增大,膜电位越来越接近快子系统的吸引域和Hopf分岔点。当时常数增大到6倍时动作电位时程延长至1 060ms并开始出现膜电位的振荡,时常数增大到15倍时电位振荡个数增加至15,说明快子系统的Hopf分岔导致了钾通道门控作用下EAD的诱发。     

观察神经动作电位“全或无”现象的好材料——蚯蚓

在电生理学中,神经冲动及其传导的电学表现,叫做动作电位.单根神经纤维所产生的动作电位,反映出“全或无”定律,即动作电位不论以何种刺激方式产生,但刺激必须达到一定的阈值方能出现;阈下刺激不能引起任何反应——“无”;而阈上刺激则不论强度如何,一律引起同样的最大反应——“全”.神经纤维的这种“全或无”特性,对于传递信息     

神经网络模型与迭代优化算法

神经系统科学中知觉信息向神经中枢的传递以及神经中枢对信息的识别是一个信息的编码和解码过程.关于信息编码和解码的具体方式，外国有学者基于知觉信息可能包含在不同神经元发送动作电位的准确时差上的假设，运用极大熵模型进行描述.该文首先介绍此模型的具体思想，并在参阅国外相关文献的基础上，认为接收器在接收神经元所发出的动作电位时可能是通过记录各个神经元发送脉冲的不同顺序来识别的.在此假设下，该文借助Plackett-Luce模型对神经元的编码过程进行刻画；依据极大似然估计思想建立统计模型，运用MM算法求解迭代公式，并利用数值算法对模型进行求解实现.     

电结晶成核—生长模型的三角波电位扫描响应

本文用半球形模型,考虑了晶核间的重叠,推导出了界面动力学控制下的成核—生长过程的三角波电位扫描的伏安响应。取理想的成核适度和生长速度表达式并设计了计算机程序得出数值解。这些数据表明在阳极反向扫描过程中有电流最大值出现。     

快速复极化电流对心肌细胞电生理特征的影响

针对增大快速复极化电流对心肌细胞动作电位、钾离子浓度及电生理特征的影响问题,沿用毕勒-路特心肌细胞数理模型,以一阶龙格-库达法进行计算,研究心肌细胞外加刺激使动作电位、钾离子浓度呈现周期性,结果更具有实际意义.研究结果表明,增大复极化电流使动作电位短期内出现震荡,钾离子电流密度初期减小,心肌细胞兴奋性、传导性、自律性降低,进而诱发心律失常.     

混凝-超滤处理聚驱采油废水工艺研究

对应用混凝-超滤组合工艺处理聚驱采油废水进行了研究,考察了混凝剂PAC用量、pH值、温度、速度梯度G值、跨膜压力等因素对混凝超滤处理聚驱采油废水效果及膜污染状况的影响,并对膜清洗及膜污染机理进行了研究.结果表明,当PAC质量浓度为400 mg/L、pH值为8.2,温度40℃,速度梯度G值在380 s-1,跨膜压力为0.04 MPa时,处理效果最佳,对废水中油质量浓度、浊度、HPAM、COD的去除率分别为92.7％、94.6％、87.5％、95.2％.对膜污染动力学模型的考察结果显示膜污染主要由浓差极化引起.