心肌细胞膜电位原型模型的参数估计

当代真实的单细胞心脏电兴奋数学模型极为详尽。模型复杂性导致参数不确定性、高计算成本以及机制性理解的障碍。亟需概念与数学上简单但生理上准确的简化模型。为此，我们考虑一种单细胞心脏兴奋的原型模型，其复现了详细心脏模型的相空间几何，但同时具有简单的分段线性形式与相对较低维的构型空间。为使该原型模型具有实际适用性，我们开发并报告了一种从其形态学上由详细离子电流模型与实验性肌细胞测量所得的单刺激动作电位来估计其参数值的鲁棒方法。该流程应用于五个重要测试用例，并与目标生物标志物达成极好的一致。我们也计算动作电位时程复律曲线，并与目标测试模型及数据比较，证明了精细调参的原型模型对动态起搏行为的保持。能准确复现多种湿实验与合成电生理学数据的原型模型具有若干特定优势，如本研究亦展示的计算高效性。我们提供了所用模型与方法的开源数值代码。