随着科技的进步,电磁场尤其是低频电磁场(LF_EMF)对人体的影响越来越受到大家的关注。低频电磁场常被应用于临床医学,治疗神经性疾病。并且磁场已经被证明可以对离子通道起到调控的作用。神经元内信息之间的传递主要通过神经纤维不同模式的放电来反映,所以膜电位是细胞电生理活动的重要指标。在过去的研究中普遍认为磁场诱发的感应电场所引起的细胞跨膜电位变化是调控离子通道电活动的主要因素,但这个因素是否也是LF_EMF影响细胞电活动的主要因素却缺乏足够的验证。本文采用理论和实验二者结合的方式来完成课题的研究工作。由于感应电场被认为是低频电磁场引起膜电位变化的原因,所以本文从电场诱发膜电位入手。在过去的电场引发跨膜电位变化的文章中,一般只考虑孤立神经元的情况,但是事实上细胞紧密排布,细胞间存在相互作用,本文首先分析了电场作用下的双细胞间的膜电位变化,并分析了细胞间不同位置以及细胞半径、电导率对跨膜电位变化的影响,发现104V/m的电场可以诱发102mV量级的膜电位变化。然后采用在线磁刺激装置对离体脑片海马CA1锥体细胞进行了30min内的磁刺激,采用膜片钳技术记录了细胞Na+,K+通道电流,通过实验发现在低频低强度磁场的作用下,离子通道最大电流密度、最大通道电导以及膜电位会发生变化,通过数据分析发现mT量级的低频磁场可以引起mV级别的细胞跨膜电位变化。为了进一步验证LF_EMF诱发跨膜电位变化的机制,本文采用COMSOL软件仿真了在实验磁场参数作用下,海马脑片CA1区的磁场和感应电场变化,发现实验剂量的磁场所能产生的最大感应电场仅为10-3V/m的量级,产生的膜电位变化仅为10-5mV,通过仿真分析可知,该量级膜电位不足引起兴奋细胞离子通道的电活动。所以本文推测低频低强度磁场可能改变了Na+,K+通道的转换概率,进而影响了细胞跨膜电位和离子通道电活动。通过双态通道模型和H-H模型,结合仿真和理论,证明了LF_EMF的确可以改变离子通道转换概率,从而影响通道电导,使细胞膜电位产生变化,同时膜电位又能反作用离子门控变量,调控离子通道转换概率,验证了我们的猜想。在此基础上,分析了加入电流和改变膜外电导率时细胞膜电位的变化。本文的研究工作对于进一步解释LF_EMF对细胞跨膜电位的作用机制具有重要指导意义。