电磁场刺激对于可兴奋细胞电生理活动影响机制的研究

摘要

近年来，电磁场刺激尤其是低频低强度的电磁场刺激对于可兴奋细胞（一般指神经元细胞）的电生理特性的影响受到了广泛的关注。因此本文从理论和实验两个方面对这个课题进行探讨和论述。
　　通过查阅大量相关的文献，本文将电磁场对于细胞的影响的机制分为两部分，称之为物理模型(physical model)和生理触发机制(bio-trigger model)。这两者分别代表了以往的研究对这个课题的研究的两个不同而又互补的方向:基于物理方程的精确理论计算（电磁刺激时的短时结果）和基于实验的现象学模型分析（刺激之后的长时程变化）。本文主体第一部分主要是关于理论方向的计算。已经有很多研究者就这个课题提出了理论计算模型，但是那些模型大多都是将细胞当作一个三层介质结构（细胞内区域，细胞膜区域，细胞外部区域，每层赋予不同的介电常数和磁导率），之后利用Maxwell方程组求解得到结果的。但是这样的模型却忽略了细胞膜本身的一个重要特性:选择透过性。因此本文将Nernst-Planck方程引入到传统的模型中，并将其与经典HH模型结合，补充完善了以往的理论计算。
　　而本文主体第二部分则是关于电磁场对于通道的结构影响的探讨，主要是进行了关于大鼠海马CA1区锥体神经元的全细胞膜片钳实验，记录出低频电磁场刺激对于钠，钾离子通道的电流峰值，通道激活和失活特性的影响，并且结合双稳态概率通道理论(two-state channels)，分析这种影响可能的背后的机制。并且通过对双稳态通道理论的阐述，将以往交叉不多的实验研究和理论两个部分联系成一个整体。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 论文研究背景、现状及成果

1．1．1 电磁场对可兴奋性细胞影响的模型计算

1．1．2 电磁场对于细胞结构影响的相关实验

1．1．3 海马区Hippocampus

1．1．4 全细胞膜片钳实验的原理和流程

1．2 论文研究主要内容与结构

第二章 理论模型探究

2．1 引言

2．2 基于Maxwell方程组的经典模型

2．3 从Nernst-Planck逐步建立起来的新模型

2．3．1 基于Nernst-Planck方程的公式推导

2．3．2 与HH模型联立

2．3．3 模型结果求解及相关对比

第三章 离子通道双稳态模型

3．1 引言

3．2 基于概率的双稳态通道模型

3．3 模型联系

3．4 参数测量原型

第四章 CA1区锥体神经元全细胞实验测量

4．1 实验材料准备

4．2 具体实验流程

4．3 结果讨论分析

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

硕士期间发表论文和参加科研情况

致谢