骨骼肌快肌纖維興奮收縮建模與仿真.pdf

1、骨骼肌快肌纖維是骨骼肌肌纖維的一種，與慢肌纖維相比，快肌纖維具有更高的離子通道密度、更快的Ca2+釋放與回收、更快的橫橋循環(huán)、更快的收縮響應(yīng)和更容易疲勞等生理特性。因此，基于骨骼肌快肌纖維的生理特性，建立相應(yīng)的模型來模擬骨骼肌快肌纖維興奮收縮的生理過程，為康復(fù)、肌肉相關(guān)疾病的診斷和體育運(yùn)動提供理論指導(dǎo)具有十分重要的意義。
　　首先，根據(jù)兩室模型建立了快肌纖維膜動作電位和橫管膜動作電位。利用Hodgkin-Huxley電生理模型描述

2、了快肌纖維膜和橫管膜上的Na+電流、延遲整流K+電流、內(nèi)向整流K+電流、C/-電流和Na+-K-泵電流。使用Goldman-Hodgkin-Katz驅(qū)動力方程作為離子穿過膜的動力。分析了由于Na+、K+通道慢失活和K+在橫管中積累引起的膜疲勞。
　　其次，建立了10態(tài)模型來模擬橫管膜上的二氫吡啶電壓傳感器(DHPR)與終池上雷諾定通道(RYR)之間的偶聯(lián)，進(jìn)而控制終池上Ca2+的釋放。根據(jù)肌小節(jié)對稱的生理幾何結(jié)構(gòu)，將半肌小節(jié)幾何空

3、間劃分為6個區(qū)域，模擬各個區(qū)域Ca2+的濃度變化。
　　再次，根據(jù)粗細(xì)肌絲的相對位置，在完全非重合區(qū)域建立6態(tài)模型來模擬Ca2+與肌鈣蛋白的結(jié)合，在完全重合區(qū)域和部分重合區(qū)域建立6態(tài)模型和8態(tài)模型來模擬Ca2+與肌鈣蛋白的結(jié)合和橫橋循環(huán)。建立在橫橋循環(huán)過程中新陳代謝產(chǎn)生的疲勞模型。
　　最后，利用MATLAB中Simulink對建立的骨骼肌快肌纖維興奮、收縮模型進(jìn)行仿真分析及驗(yàn)證。分析在單次收縮收縮下粗細(xì)肌絲三種不同相對位置