细胞动作电位的线性重建

在强噪声干扰下恢复有阶跃点的奇异波形,并检测其参数在生物医学工程中具有重要的意义．利用矩形波重建方法,将带噪声动作电位信号通过低通滤波器建立相应的矩形波,然后再采用计算机辅助设计法设计一个波形形成数字滤波器,使矩形波通过此滤波器后重建出纯净的细胞动作电位．结果表明,这种方法能有效滤除光学采集动作电位上叠加的白噪声,从而实现无损检测．     

心肌动作电位对心脏节律的影响

采用数值方法分析心肌动作电位对心脏节律的影响。心肌动作电位用Noble模型来描述，心脏节律用Bernardo-Signorint模型来模拟。数值分析结果表明，心肌动作电位形成的靶环波和螺旋波对心脏节律影响较大。当心肌动作电位表现为噪声时，心脏节律可完全破坏。     

温度对荒漠沙蜥在体心脏单相动作电位的影响

采用吸附式电极记录了荒漠沙蜥在不同体温条件下 ,在体心脏的单相动作电位 (MAP:Monophasic Action Potential) .实验温度为 :5℃ ,10℃ ,15℃ ,2 0℃ ,2 5℃ ,30℃和 35℃ 7个温度等级 .结果表明 :(1)在最适温度 (2 0～ 2 5℃ )时 ,荒漠沙蜥心脏单相动作电位的基本波形与高等动物及人类基本相似 ;但也有其特殊性 :动作电位 0期除极期最大幅值为 11.4 2± 2 .5 8m V;复极 2期电位幅值基本保持恒定 ,呈平台期 (PP2 :Plateau Phase2 ) ;在复极 3期末 ,电位基本恢复到 0电位(膜电位为 0 m V) .(2 )随着体温的升高 (5～ 35℃ ) ,荒漠沙蜥心脏单相动作电位时程呈温度依赖性减小 ;0期最大除极速度 (Vmax)呈温度依赖性增加 (5℃为 77.0 8± 4 7.11m V/ms;35℃为 614.63±10 5 . 0 2 m V/ms) ;低于最适温度时 (2 0～ 2 5℃ ) ,在 2相平台期末 ,又出现一次除极电位 (后隆起波 ) .其最大电位为 0 .5 8± 0 .18m V.(3)随着体温的升高 ,荒漠沙蜥心脏单相动作电位复极 1期电位呈温度依赖性降低 (5℃为 2 .2 4± 1.31m V/ms;35℃为 0 .82± 0 .4 9m V/ms) .(4 )心电图 (ECG)的同步记录表明 :心电图中的 QRS波与心脏单相动作电位 0期除极完全相对应 ;T波与动作电位的复极 3期相对应 .     

动作电位建立的一种新方法及其对ECG信号仿真影响的研究

动作电位对正向心电的仿真研究至关重要，提出了一种动作电位的建立方法和各种心肌单元动作电位的确定途径，并给出了由此仿真的ＥＣＧ信号，并结合临床ＥＣＧ对结果进行了分析．     

EMG信号的一种合成方法研究

利用改进了的肌电信号模型，完成了单纤维动作电位（ＳＰＡＰ）和运动单位动作电位（ＭＵＡＰ）的计算机模拟．以此为基础，结合肌肉组织的生理结构和肌电信号的产生原理，首先由多路ＳＰＡＰ信号经过符合生理特性的变换处理后，合成一路ＭＵＡＰ信号，然后考虑人体组织对肌电信号的衰减作用，对具有不同发放率的ＭＵＡＰ序列进行ＥＭＧ信号的合成．这种人工合成的ＥＭＧ信号有助于从理论上研究肌电信号的发放率和传导速度等特性，并将为肌电信号的分解给出一个合理标准．     

苦楝种核提取物对蛙神经干动作电位的影响

用电生理学方法观察了苦楝种核提取物对蛙离体神经干A，C类纤维动作电位幅度和传导速度的影响，结果显示：浓度为0．1g／ml的苦楝种核提取物对A，C两类纤维复合动作电位的幅度和传导速度均有明显的抑制效应，且C类纤维复合动作电位先于A类纤维被阻断。     

不同因素对蟾蜍坐骨神经干动作电位的影响

实验采用电生理学方法,观察几种物质对蟾蜍坐骨神经干动作电位幅度及传导速度的影响.结果显示:1)与对照组相比,高渗KCl,NaCl,CaCl2,AlCl3溶液使动作电位幅度显著降低,传导速度显著减慢(P0.05),呈时间依赖性;2)10%乙醇1、0%甲醇1、0%甲醛使动作电位幅度不同程度下降,传导速度显著减慢(P0.05),呈时间依赖性;3)10%姜蒜汁处理神经干,动作电位幅度和传导速度也明显降低(P0.05);4)20%葡萄糖使神经干动作电位幅度降低,传导速度显著减慢(P0.05),呈时间依赖性;而10%葡萄糖使神经干动作电位幅度上升,传导速度加快(P0.05).     

针刺对缺血再灌损伤心肌细胞动作电位异常的保护作用

本实验用细胞电生理学方法,在家兔心脏研究了电针对缺血再灌损伤后心肌细胞动作电位异常的改善作用。家兔经戊巴比妥麻醉,开胸结扎冠脉左室支20min松结再灌5min后,缺血区心肌动作电位呈现异常。静息电位、动作电位振幅、O相最大速度、动作电位时程发生不同程度下降或缩短。有一定数量的心室肌细胞甚至呈现慢反应电位。电针治疗组缺血区细胞动作电位异常明显恢复,表现为接近正常动作电位波形的细胞数占探测细胞总数百分率显著增加(P<0.01),未电针组为13.6％,电针组为35.6％。此外,在电针组心肌标本缺血区还探测到15.6％的超常型动作电位,其振幅和O相最大速度均超过正常动作电位。在未电针组心肌标本缺血区未发现此种细胞。     

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。     

亚砷酸钠对大鼠离体坐骨神经干复合动作电位的影响

应用电生理方法观察了不同浓度的亚砷酸钠对大鼠离体坐骨神经干复合动作电位的幅度、阈强度、传导速度及持续时间的影响。结果表明:亚砷酸钠溶液浸泡大鼠坐骨神经干30分钟,当浓度高于3×10-4mol/L时,复合动作电位的幅值较对照组明显降低(P<0.01)。复合动作电位的阈强度随亚砷酸钠浓度的升高而增加,差异有显著性(P<0.01)。复合动作电位的传导速度随亚砷酸钠浓度的升高而变慢,但只有亚砷酸钠浓度高于10-3mol/L时,复合动作电位传导速度与对照组相比差异才有显著性(P<0.01)。复合动作电位的持续时间随亚砷酸钠浓度增加而延长,但与对照组相比无差异(P>0.05)。这说明亚砷酸钠可影响大鼠坐骨神经干复合动作电位。     

运动单元动作电位的计算机仿真研究

建立肌电信号模型,并进行计算机仿真研究,是研究从复杂肌电信号中提取特征参数新算法性能的基础,利用一种有效的肌电信号模型,对正常运动单元,纤维缺损单元和缺损后恢复3种情况下的单元动作电位进行了计算机仿真研究,通过比较单极和双极针电极时单元动作电位的时域和频域特征,解释了单元动作电位产生的机理,得到了表征单元动作电位的敏感特征参数。     

神经系统刺激响应的函数条形码

为研究神经系统的电位发放模式和编码,利用嗅觉神经系统的WinnerLess Competition模型,根据神经细胞电位发放全有全无的特点,构造了神经系统外界刺激、发放响应的函数条形码模式．该模式将神经系统受到的外界刺激和电位发放响应模式用有限对应的形式联系起来,从理论上给出了可识别的刺激响应模式．文中还提出了一种研究神经系统电位发放模式和编码的新方法,该方法可以将编码理论和神经元发放实验数据联系起来。     

电压门控钠离子通道:律动生命乐章的主音符

生命个体传递神经冲动时扩布的电位变化过程以动作电位发放形式为特质表征.电压门控钠离子通道 (voltage-gated sodium channels,VGSCs)是形成动作电位的核心蛋白构件,在细胞的电兴奋产生和律动中起主角作用.VGSCs决定神经元细胞的兴奋性以及从突触输入到轴突输出的信号传导过程.VGSCs也是众...     

基于盲辨识理论的双通道肌电信号建模与分类

基于肌电信号产生机理 ,对双通道前臂肌电信号建立单输入多输出 IIR系统模型 ,由于模型输入未知且不可测 ,采用了盲信道辨识方法对模型传递函数进行辨识 .通过提取模型参数作为信号特征 ,能够对握拳、展拳、前臂内旋和前臂外旋四类前臂动作进行识别 .实验表明 ,该方法运算量小 ,适合在线实现 ,性能要优于传统的 AR模型方法     

电磁流量计矩形波励磁的信号模型研究

由于传统矩形波励磁模型未兼顾传感器磁路系统和励磁系统的影响,忽略了信号采样过程,因而无法建立符合实际的矩型波励磁流量信号模型。基于励磁电流的一般方程,提出了一种矩形波励磁模型,该模型建立了磁感应强度与磁路系统、励磁系统的数学关系,进而量化了微分干扰和同相干扰。在该励磁模型基础上,模拟电磁流量计对实际信号的采样过程,进一步提出了矩形波励磁的流量信号模型,并给出了模型参数的辨识方法。从流量信号仿真、模型基本参数辩识、零点漂移预测及基本误差估计4方面进行模型验证。仿真与实验结果表明,在DN50传感器上,其零点漂移预测的最大误差为1．48 mm／s,基本误差估计的最大偏差为0．270％。     

基于颈腰部肌电及脑电信号的疲劳驾驶检测

为了有效判别驾驶员的疲劳状态,结合生物力学分析提取了驾驶过程中的颈腰部肌电信号EMG和头部脑电信号EEG,并分析其特征参数在驾驶过程中的变化规律.结果表明:颈肌样本熵、颈肌复杂度、腰肌样本熵、腰肌复杂度、脑电样本熵、脑电复杂度这6个生理信号的特征参数值都随着驾驶时间的延长而逐渐降低,通过主成分分析可实现特征参数间的合理组合.基于多元回归理论,建立了能够有效预测疲劳驾驶的数学模型.状态验证结果表明,该模型对疲劳状态判别的正确率可达95%以上.     

外界刺激与神经细胞电位发放的关系

利用数值方法和神经细胞膜电位的Hodgkin-Huxley方程,研究了直、交流电和噪声刺激对神经细胞膜电位发放的影响．通过分析刺激后神经细胞膜电位发放的振幅、频率和峰问距离等特征,得到了外界直流电流刺激的强度与刺激后膜电位发放振幅的递减关系．交流电流刺激的强度和振幅对应出现复杂的振幅窗口和频率窗口;Gauss噪声的影响随刺激强度的增加可破坏电位发放的节律．     

双圆柱形浮体波能装置双自由度响应及转换效率分析

大部分波能装置是通过载体的振动吸收波浪能,双圆柱形浮体是其中一类波能装置,研究双浮体波能装置的振动特性对于设计及提高波能装置整体转换效率具有重要的指导作用.本文把双浮体波能装置物理问题简化为具有黏性阻尼二自由度的受迫振动系统,采用线性波理论和特征函数展开匹配法求解了波浪引起的激励力、附加质量和阻尼系数,基于振荡浮体的双自由度运动方程推导了波能装置的响应和转换效率表达式,并给出了优化原则.数值分析表明阻尼优化曲线有一波峰部分同弹簧无关,峰值的大小和对应的频率只同工况有关;当弹簧存在时,优化曲线呈现双峰值,双峰值对应的频率宽度随弹性系数的增大而变窄;低频段峰值对应阻尼较小,相对响应较大,高频段优化峰值对应相当大的阻尼,相对响应较小,几乎小于入射波波幅.     

一类神经元模型的Hopf分岔

用非线性动态系统的观点看待神经元的静息和周期放电现象.通过对神经元简化数学模型的理论分析,将神经元的静息态对应模型的稳定平衡态.神经元的神经可激活性对应模型参数处于分岔点附近,神经元的周期放电态对应模型在第1次Hopf分岔之后出现的极限环稳态,用模型的二次Hopf分岔后极限环消失及稳定的不动点重新出现说明神经过程中发生的过强抑制现象.