经颅声磁刺激是一种新型无创神经调控方法,具有较深的刺激深度和良好的聚焦性,对生物效应的研究具有重要的意义。鉴于神经元放电活动及离子通道活动在神经调控中的关键地位,本文旨在探索声磁刺激对神经元放电活动及钾离子通道电流的影响,揭示其神经调控过程中对神经元的作用机制。本文进行了经颅声磁刺激的理论基础研究,分析了其对神经元产生的调控机制,建模仿真了声场分布和感应电场分布。通过膜片钳技术,记录了声磁刺激后新鲜离体SD大鼠大脑切片海马CA1区神经元的自发动作电位、瞬时外向钾电流和延迟整流钾电流。此外,基于Izhikevich神经元模型建模并分别仿真分析了经颅声磁刺激下常规放电神经元和快放电神经元的动作电位发放情况。具体内容如下:本文采用全细胞膜片钳技术记录了磁刺激、超声刺激、声磁刺激后大鼠海马CA1区锥体神经元电生理特性的变化。首先,本文探究了声磁刺激对海马神经元兴奋性的影响,实验采集了神经元自发动作电位,通过统计和对比发现,声磁刺激能够显著升高动作电位的放电频率和幅值,并延长下降支时程。然后,进一步采集了神经元瞬时外向钾电流和延迟整流钾电流,并根据采集到的电流绘制了I-V曲线和动力学曲线,分析了其动力学特性。结果表明:与对照组相比,声磁刺激显著降低了瞬时外向钾电流的幅值,并使其稳态激活曲线向去极化方向移动,失活曲线向负电压方向移动,使该通道更难激活、更易失活且在失活后恢复所需的时间更长。另一方面,声磁刺激也降低了延迟整流钾电流的幅值,并且使延迟整流钾电流的稳态激活曲线向左移动,使延迟整流钾通道更易激活。以上结果说明:声磁刺激增加了神经元的兴奋性,这种效应可能是声磁刺激对瞬时外向钾电流和延迟整流钾电流的抑制作用所导致的。本文还基于Izhikevich模型建立了改进神经元模型,仿真分析了常规放电神经元和快放电经颅声磁刺激下神经元的放电活动。并基于改进后的模型研究了经颅声磁刺激时神经元在声磁耦合效应和机械电耦合效应下的放电行为。仿真结果表明,不同的声磁刺激参数决定了感应电流密度的差异,导致神经元产生不同的放电活动。结果进一步强调了机械电效应和声磁耦合效应都在神经兴奋性调控中有着不可忽视的作用。综上所述,经颅声磁刺激提高了神经元的兴奋性,一定程度上是由于其抑制了对动作电位复极化过程中其关键作用的瞬时外向钾电流和延迟整流钾电流。本文研究了经颅声磁刺激对神经元的作用机制。这些结果对今后阐明新的物理细胞效应有重要参考价值,有助于进一步探讨更先进的声磁神经控制新方法。