
HH模型在1952年由Alan Hodgkin和Andrew Huxley提出,该模型在解释动作电位的产生和传播方面具有奠基性贡献,两人在1963年被授予诺贝尔医学奖。模型基于对乌贼神经刺激电位数据的总结,后来成为多种生理结构中神经细胞的模型基础。电压钳技术与乌贼神经的应用使得电位差的控制成为可能,通过调整探针位置,可以维持取样区间的电压稳定,消除电容电流的影响,从而专注于研究离子电导率随时间的变化。乌贼的轴突因其大直径优势成为研究的首选对象。河豚毒素(TTX)和四乙铵(TEA)用于分别抑制钠离子和钾离子通道,研究它们通过细胞膜的电流变化情况。在受刺激后,钠离子通道迅速打开,然后逐渐关闭,而钾离子通道则需较长时间开放。受刺激时,电流方向可能先由膜内向膜外,再转为膜外向膜内。Hodgkin和Huxley根据电路模型建立了一个框架,包括主要的钠钾离子通道,以及氯离子等通道的电流,通过将电流表达为电导的函数,可以求出总电流。模型包含微分方程组来描述离子通道的开放程度。实验数据被用来推导出电流表达式中的函数。在老鼠神经细胞中,模型变体如Reduced Traub-Miles (RTM)、Wang-Buzsaki (WB) 和 Erisir模型分别用于描述海马体中激发型pyramidal cell、抑制型basket cell和抑制型interneuron的特性,它们的表达式有所调整。为了让模型运行,需要一系列参数,如电容、阈值电压和最大电导值,单位包括法拉/厘米、毫伏和西门子/厘米。Matlab代码可以用于实现这些模型,具体来源未详述。推荐阅读资源包括诺贝尔奖官方网站对获奖者工作的介绍、Hodgkin和Huxley的原始论文以及对神经元动力学的现代介绍。
