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经颅磁刺激感应外电场作用下最小神经元模型放电起始动态机理分析
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:0
  • 页码:517-526
  • 分类:O441.3[理学—电磁学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]天津大学电气与自动化工程学院,天津300072, [2]天津职业技术师范大学电气与自动化工程学院,天津300222
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61072012,61172009)和国家自然科学基金青年科学基金(批准号:50907044,60901035)资助的课题.
  • 相关项目:海马锥体细胞外场效应建模及其假突触调控机制的研究
中文摘要:

经颅磁刺激(TMS)是一种采用电磁线圈在大脑指定区域产生磁场的刺激方式.TMS的治疗原理是通过电磁感应产生作用于神经元的外加电场进而影响神经元编码.然而目前TMS感应外电场改变神经元编码的内在机理尚不清楚.研究表明,神经元编码由神经元的放电起始动态机理决定.本文建立了TMS感应外电场作用下的最小神经元模型,采用相平面分析和分岔分析方法,研究了外电场作用下神经元放电起始动态的动力学机理,并从阈下电位的不同动力学特性离子电流竞争角度揭示了TMS感应外电场作用下神经元放电起始动态的生理学机理.

英文摘要:

Transcranial magnetic stimulation(TMS) is a kind of brain stimulation method of producing magnetic field at the designated area of brain employing electromagnetic coils.The principle of TMS is to apply an electric field which is generated through the electromagnetic induction to neuron,thereby influencing the excitability of neuron.Though it has been used for decades,its underlying mechanism,i.e.,how TMS induction electric field changes neuronal excitability,is still unknown.To address this problem,we establish a minimum neuron model under action of TMS induced electric field,analyze the mechanism from the viewpoint of action potential initial dynamical mechanism which has been proved to be the decision factor of neural coding in previous studies.Through phase plane and bifurcation analysis,we reveal the dynamical mechanism of different firing patterns of neuron.Finally,we find that the physiological basis of different excitabilities under action of TMS induced electric field,which is the different outcomes of competition between ion currents of neuron with different kinetic behaviors in sub-threshold potential.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876