| 基于分子马达集体运行机制的骨骼肌收缩动态力学模型——基于分子马达运行机制的骨骼肌生物力学原理（Ⅰ） |
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| 引用本文： | 郭朝,殷跃红.基于分子马达集体运行机制的骨骼肌收缩动态力学模型——基于分子马达运行机制的骨骼肌生物力学原理（Ⅰ）[J].中国科学:信息科学,2012(6):672-679. |
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| 作者姓名： | 郭朝 殷跃红 |
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| 作者单位： | 上海交通大学机器人研究所,机械系统与振动国家重点实验室,上海200240 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金（批准号：61075101,60643002）; 机械系统与振动国家重点实验室开放课题资助项目（批准号：MSV-2010-01）; 上海交通大学理工交叉研究基金重点项目; 医工交叉研究基金重大项目（批准号：YG2010ZD101）资助 |
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| 摘 要： | 骨骼肌收缩过程中的生物力学原理尚未有效揭示清楚,本文从神经元触发的动作电位入手,针对骨骼肌微观的激活与收缩过程,利用统计力学方法分析分子马达集体运行机制,建立动作电位与肌小节收缩力之间动态关系;并结合肌小节串并联特征从微观到宏观构建骨骼肌力学模型,该模型揭示了骨骼肌收缩的力学原理,反映了骨骼肌从激活到收缩整个过程的动态力学特性.数值模拟结果表明,随着动作电位频率的增加,肌浆中钙离子浓度先线性上升并逐渐趋于饱和,主动收缩力出现融合并跟随钙离子浓度变化趋势,当动作电位处于最大频率时肌肉强直收缩;在定负载情况下,收缩速度和输出功率随频率的变化趋势与收缩力类似,但在负载力逐渐增大时,收缩速度会逐渐减小,而功率在某一负载下存在最大值.上述特性与骨骼肌力学实验研究结果一致,从而证明了该理论建模方法的正确性.
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| 关 键 词： | 骨骼肌 肌小节 分子马达 集体特性 力学模型 |
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