触觉是人体进行精细运动控制的关键。近年来的研究表明,触觉感觉反馈能够有效地帮助脑卒中与截肢等运动功能障碍患者进行运动康复。目前,经皮电刺激引起的电触觉是实现触觉感觉反馈,也即人工触觉的最广泛的一种途径,但是电触觉的外周传入神经纤维的响应机制目前尚不明确。本文通过建立新型的Comsol-NEURON联合三维计算神经仿真模型,研究经皮电刺激引起外周神经传入纤维的响应机制,加深对电触觉的认识。本文的主要研究内容包括以下四个方面:(1)根据人体经皮电刺激引起触觉的心理物理学实验,基于Comsol Multiphysics有限元分析软件,建立了手臂经皮电刺激的三维有限元模型。该模型包括电极、导电胶及手臂模型中的皮肤角质层、表皮层、真皮层、肌肉、脂肪、骨皮质、骨髓质等生理组织。通过此有限元模型,我们可以获得经皮电刺激条件下,刺激电极下方不同组织深度处的电场与电势(也即传入神经纤维的胞外电势)分布。(2)基于NEURON软件,建立了具有双层电缆结构的新型三维Aβ触觉传入神经纤维模型,并明确了郎飞结以及结间的离子通道类型与分布。通过将有限元建模中的胞外电势分布与Aβ触觉传入神经纤维模型相结合,直接观察经皮电刺激引起的皮下触觉传入神经纤维的兴奋情况。(3)招募正常志愿者参与了经皮电刺激心理物理学实验。基于我们的经皮电刺激心理物理学实验结果和前人的实验数据验证了模型的准确性。(4)基于ComsolNEURON联合三维计算神经仿真模型,本文进一步研究了刺激电极尺寸、刺激电流幅值、刺激频率等因素对皮下触觉传入神经纤维的响应情况。结果表明:1)增大刺激电极尺寸会提高神经纤维刺激阈值;2)在1.4倍阈值电流时神经纤维兴奋面积与刺激电极大小相当;3)刺激频率增加和触觉感受强度呈现正相关。本文提出的新型基于Comsol-NEURON联合三维计算神经仿真模型,为电触觉机制的阐明提供了一种重要手段。