心房颤动（简称房颤）是临床上最常见的心律失常之一,了解心房颤动的发病机制和病理生理过程对其诊断和治疗至关重要。房颤的发病机制复杂,通常由多种因素引起,然而目前生理实验仅能从蛋白质、分子等微观角度探究其发病机理,临床上仅能通过心电图等手段研究房颤发作的宏观结果,难以实现微观与宏观的统一。多尺度心脏电生理模型可以有效克服这种困难,通过整合从分子到器官各层级的电生理数据,量化研究各个层级的生理病理功能,从而研究房颤的发病机制。心脏中有功能性TRPV4的表达,已有研究发现TRPV4参与了大鼠无菌性心包炎引起的房颤且与心肌纤维化的发展进程密切相关,然而TRPV4在房颤中的作用机制尚未明确。因此,基于多尺度心脏电生理模型的优势,本文通过构建TRPV4模型来探讨其在房颤中的作用机制。首先,本文构建了心脏电生理仿真领域首个大鼠心房TRPV4计算模型,模型能够正确地重现离子通道的膜片钳数据,能够在一定范围内反映该通道的生理功能。其次,以TRPV4模型为基础,将其整合到大鼠心房细胞和心房成纤维细胞中,通过多岛遗传算法优化模型参数,使其与生理实验数据相符,从而构建了大鼠心房计算模型和其与成纤维细胞电耦合计算模型,以探究TRPV4对心房细胞电生理特性和钙循环的影响。再次,仿真结果显示TRPV4的异常活化会延长动作电位的复极时间,而其介导的Ca2+内流会增大胞内钙瞬变幅值,并进一步导致SR中钙含量的积累,最终可导致钙循环功能障碍,发生钙交替。最后,本文在构建的心房单细胞计算模型基础上,建立了二维组织电兴奋传导模型,探究TRPV4对心房组织电传导的影响。仿真结果显示,TRPV4异常活化的细胞会阻碍电兴奋的传导,最终引起组织内电兴奋传导紊乱。总之,本文从建立TRPV4计算模型出发,充分利用心脏电生理建模优势,构建了从蛋白到细胞再到组织的大鼠心房多尺度模型,探究TRPV4在房颤中的作用机制,为房颤的治疗及药物研发奠定了理论基础,具有重大的科学意义和临床价值。