脉冲参数对激活动作电位强度阈值影响的仿真研究

作     者：李成祥 王淑慧 吴浩 张媛媛 王恩照 LI Chengxiang;WANG Shuhui;WU Hao;ZHANG Yuanyuan;WANG Enzhao

作者机构：重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400030 国网重庆璧山供电公司重庆402760 国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司苏州215000 

基　　金：国家自然科学基金(51307187) 重庆市科委自然科学基金(cstc2016jcyjA1671) 

出 版 物：《高电压技术》 (High Voltage Engineering)

年 卷 期：2021年第47卷第4期

页      码：1451-1460页

摘      要：电刺激激活神经元动作电位的最小刺激强度(强度阈值)与所施加脉冲的参数有关。然而,目前学者大多关注于刺激脉宽对强度阈值的影响,而频率作为重要刺激参数,其对强度阈值的影响鲜有报道。为此,基于HH模型和电缆模型,建立神经元动作电位传输模型,在初步探索电脉冲刺激激活神经元动作电位阈值效应的基础上,系统探讨脉冲宽度、频率对该强度阈值的影响关系。研究结果表明:当刺激强度大于强度阈值时,动作电位激活并沿神经元轴向传导,轴向各处动作电位仅时延不同;当刺激强度小于该强度阈值时,无动作电位产生,轴向各处跨膜电位受外部刺激影响产生波动,且距离刺激点越远,波动越小。当刺激脉宽较宽(>3 ms)、频率较低(300 Hz)时,频率对强度阈值的影响与脉宽相似,强度阈值随频率的增加而显著下降,且在对数坐标轴中为线性降低。该研究可为后续电刺激疗法中脉冲发生器的设计和神经调控技术中刺激参数的选择提供理论支撑与指导。

主 题 词：电刺激 阈值 动作电位 跨膜电位 HH模型 电缆模型 

学科分类：0831[工学-公安技术类] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.13336/j.1003-6520.hve.20200528018

馆 藏 号：203103122...