三维神经束模型对导致轴突损伤的机械载荷的电-机械响应
生物物理
2020-09-02 v1 软凝聚态物质
摘要
目的:创伤性脑损伤与损害是死亡和致残的主要原因。我们提出一种神经束的三维全耦合电-机械模型,以在细胞层面研究创伤引起的电生理损伤。方法:该耦合基于利用有限元软件 Abaqus CAE 6.13-3 对神经电活动进行热类比。模型包含实时耦合、尖峰激活的调制阈值,以及神经束内每根三层纤维的电学性质随应变独立改变。结果:耦合电-机械模型的结果已与已发表的受损轴突实验结果验证。此处模拟压缩与拉伸情形,以在由四根纤维构成的神经束的神经膜上诱发(轻度、中度与重度)损伤。针对有髓和无髓神经纤维,通过考虑神经膜完好与受创的情形,研究了应变、应力分布和神经活动的变化。结论:建立了全耦合电-机械建模方法,以揭示创伤性脑损伤在细胞层面神经活动的关键方面。意义:关键发现之一是每根纤维膜上因机械诱导电生理损伤产生的残余应力与应变的三维分布,及其对信号传输的影响。
引用
@article{arxiv.2009.00452,
title = {Electro-mechanical response of a 3D nerve bundle model to mechanical loads leading to axonal injury},
author = {Ilaria Cinelli and Michel Destrade and Maeve Duffy and Peter McHugh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.00452},
year = {2020}
}