[发明专利]一种基于Hodgkin-Huxley模型的心脏浦肯野纤维忆阻微扰电路设计方法

摘要

一种基于Hodgkin‑Huxley模型的心脏浦肯野纤维忆阻微扰电路设计方法，按如下步骤：(S1)构建心脏Hodgkin‑Huxley浦肯野纤维模型的基本RC电路；(S2)建立包含一级忆阻器RK、二级忆阻器RNa的忆阻电路模型；(S3)设计钾离子通道在平衡点QK的微扰等效的LC忆阻电路；(S4)设计钠离子通道在平衡点QNa的微扰等效的LC忆阻电路；(S5)心脏Hodgkin‑Huxley模型中离子通道在平衡点Q的微扰等效忆阻电路设计。本发明分析Hodgkin‑Huxley模型的心脏浦肯野纤维忆阻特性，通过电路设计神经元仿生记忆功能，扩展了人工神经网络在非线性动力学领域应用，对智能信息处理及复杂网络控制的发展具有科学意义和应用价值。

主权项

1.一种基于Hodgkin‑Huxley模型的心脏浦肯野纤维忆阻微扰电路设计方法，其特征是按如下步骤：(S1)：构建心脏Hodgkin‑Huxley浦肯野纤维模型的基本RC电路；心脏Hodgkin‑Huxley浦肯野纤维模型描述为：其中IK为钾离子电流，INa为钠离子电流，IAn为氯离子电流，Im为外刺激电流，Cm为跨膜电容，Em为膜电位，t为时间变量；以基本的电阻与电容元器件构建该模型的模拟电路；(S2)：建立包含一级忆阻器RK、二级忆阻器RNa的忆阻电路模型：将(S1)中Hodgkin‑Huxley模型RC电路中的和位置用一级忆阻器R_K替换、g_Na位置用二级忆阻器R_Na替换，建立包含一级忆阻器R_K、二级忆阻器R_Na的忆阻Hodgkin‑Huxley电路模型；(S3)：设计钾离子通道在平衡点QK的微扰等效的LC忆阻电路；包括一个电感L(K)、一个电阻R1(K)、一个电阻R2(K)，其中，电感L(K)与电阻R1(K)串联后再与电阻R2(K)并联，并用其替换步骤(S2)中的一级忆阻器RK，形成在平衡点QK的微扰等效的LC忆阻电路；(S4)：设计钠离子通道在平衡点QNa的微扰等效的LC忆阻电路；包括一个电感L1(Na)、一个电阻R1(Na)、一个电感L2(Na)、一个电阻R3(Na)、一个电阻R3(Na)，其中，电感L1(Na)与电阻R1(Na)串联、电感L2(Na)与电阻R2(Na)串联，再将两者与电阻R3(Na)并联，并用其替换步骤(S2)中的二级忆阻器RNa，形成在平衡点QNa的微扰等效的LC忆阻电路；(S5)：心脏Hodgkin‑Huxley模型中离子通道在平衡点Q的微扰等效忆阻电路设计将(S3)的钾离子通道在平衡点QK的微扰等效的LC忆阻电路替换(S2)一级忆阻器RK，(S4)的钠离子通道在平衡点QNa的微扰等效的LC忆阻电路替换(S2)二级忆阻器RNa，形成心脏Hodgkin‑Huxley模型中离子通道在平衡点Q的整体微扰等效忆阻电路。