触觉是人类五种重要的感官之一,它使我们能够接收来自物理世界的大量信息。触觉细胞是触觉系统将外界力学刺激转化为神经电信号的执行者,其可以将不同形式的力学刺激转化为不同类型的电学信号,是触觉形成的基础。而触觉细胞功能异常会导致痛觉过敏或触觉缺失等病理症状。因此研究触觉细胞的力电耦合机制对我们认识触觉,治疗触觉疾病,甚至是研究人工仿生触觉都具有重要意义。触觉细胞有两种主要的生理功能:（1）通过囊泡输运释放神经递质刺激下游神经细胞;（2）在力学刺激下产生动作电位。触觉细胞在力学刺激下膜张力改变,进而影响囊泡输运,促使细胞释放神经递质。但是力学刺激对囊泡输运动力学特性的具体调节机制仍不清楚。而关于力学刺激下动作电位的产生,既往研究主要关注于传入神经尺度,并且对传入神经产生的不同种类电学信号做了细致分类。但一条传入神经通常同时接收来自大量触觉细胞的电学信号,因此触觉细胞对力学刺激响应的差异可能是传入神经电学信号产生差异的根本原因。但是目前对于细胞尺度的力-电转化特性研究还很匮乏,触觉细胞在细胞尺度上如何响应不同形式的力学刺激还不清楚。针对以上两个关键科学问题,本文主要研究力学刺激对触觉细胞囊泡输运的调控机制以及不同形式力学刺激下触觉细胞的力-电耦合响应特性。（1）本文综合考虑细胞体积调控、细胞膜张力、胞吐和胞吞等因素建立了一个多尺度的囊泡输运动力学模型,研究了触觉细胞在渗透压冲击以及力学压缩下囊泡输运的动力学特性。研究结果表明低渗透压冲击促进胞吐,而高渗透压冲击促进胞吞。胞吞和胞吐反过来会显著降低细胞膜张力的变化幅度,进而避免了细胞由于膜张力剧烈变化导致的破裂。而在力学压缩下,由于细胞体积与加载速率间的竞争,囊泡输运在不同的加载速率下表现出不同的响应模式。快速压缩时,细胞膜面积和张力增加,促进胞吐作用,而囊泡输运速率的增大会降低膜张力和体积的变化幅度;慢速压缩时,细胞体积缩小,引起细胞膜张力下降,促进胞吞作用,此时囊泡输运速率的增大反而促进膜张力和体积的变化幅度。（2）本文综合考虑力敏感通道、电压门控通道、离子泵、膜电位、钠、钾、氯离子输运等因素建立了触觉细胞的力-电响应模型,并且研究了不同类型力敏感通道对触觉细胞力-电响应特性的影响。研究结果表明快速失活力敏感通道对加载速率更敏感,而慢速失活力敏感通道对加载深度更敏感。因此前者有助于触觉细胞感知动态力学刺激,而后者有助于触觉细胞感知静态力学刺激。（3）本文研究了快速失活和慢速失活力敏感通道在纹理感知中的作用,以及手指滑动速度和接触力等人为控制因素对纹理感知的影响。研究结果表明含有快速失活力敏感通道的触觉细胞能够在动态滑动模式下感知一定波长范围的纹理。并且滑动速度和接触力的增大可以扩宽触觉细胞的感知范围,但较大的滑动速度会降低触觉细胞对细腻纹理的感知能力。相比较而言,含有慢速失活通道的触觉细胞无法在动态滑动模式下感知纹理。但这类细胞在静态接触模式下可以根据加载深度产生不同个数的动作电位。由于粗糙纹理主要是通过触觉细胞间的距离来感知,因此慢速失活力敏感通道对粗糙纹理感知发挥重要作用。综上所述,本文探究了触觉细胞在力学刺激下的囊泡输运特性以及其在不同力学刺激形式下的力-电响应特性。本文发现高渗和低渗刺激可以触发不同的囊泡输运模式,而且触觉细胞在力学压缩下的囊泡输运模式显著依赖于加载速率。本文还阐明了快速失活力敏感通道可以响应动态力学载荷而慢速失活通道则可以响应静态力学载荷,并揭示了力敏感通道力学性质、手指滑动速度和接触力大小等对纹理感知的调控规律。这些结果对人们认识触觉感知过程具有重要作用,也为触觉感知其他方面的研究提供了理论指导,并为仿生触觉设计提供了重要的科学依据。