【摘 要】
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呼吸节律是一种复杂的生理运动,前包钦格复合体是呼吸节律产生的关键部位。正常状态下呼吸节律是均匀而整齐的,而病理状态下呼吸节律会发生变化。因此,呼吸节律的产生机制及
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呼吸节律是一种复杂的生理运动,前包钦格复合体是呼吸节律产生的关键部位。正常状态下呼吸节律是均匀而整齐的,而病理状态下呼吸节律会发生变化。因此,呼吸节律的产生机制及其控制一直是相关研究领域的关键性科学问题。本文以前包钦格复合体中耦合神经元模型为研究对象,主要从动力学的角度研究神经元内在电流对系统节律模式的影响。实验表明,持续钠电流(INaP)和钙激活的非特异性阳离子电流(ICAN)在前包钦格复合体中普遍存在,并对簇放电模式特别是混合簇放电模式的产生起着非常重要的作用。应用多时间尺度分析及分岔分析等理论,本文研究了持续钠电流(INaP)在激活和失活状态时,钙激活的非特异性阳离子电流(ICAN)对呼吸节律的影响。本文内容共包含四部分,第一部分是绪论,介绍了相关生物学背景和非线性动力学基础知识;第二部分研究了持续钠电流(INaP)和钙激活的非特异性阳离子电流(ICAN)都处于激活状态下,持续钠电导(gNaP)对系统产生更复杂的混合簇模式—混合去极化阻滞簇(混合DB-簇)的影响。应用多时间尺度、快慢分解以及双参数分岔分析等方法解释了混合去极化阻滞簇(混合DB-簇)产生的动力学机制;第三部分研究了当持续钠电流(INaP)处于失活状态下,钙电导(gCAN)和肌醇1,4,5三磷酸([IP3])这两个系统内在参数对呼吸节律的影响,并给出了各个参数区域内呼吸节律的放电模式。应用相平面分析、分岔分析以及快慢分解等动力学方法解释了不同放电模式之间的转迁机制;最后一部分给出了本文的结论及展望。本文的研究表明,持续钠电流和钙激活的非特异性阳离子电流的共同作用以及单个电流的作用都会使得系统表现出更多更复杂的放电模式—混合去极化阻滞簇和树突簇等。通过揭示不同的生理参数对节律动力学的影响机制,对于了解前包钦格复合体大规模网络动态变化具有重要意义,有助于深入理解病态呼吸节律的产生机制。
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