Electrical nerve fiber stimulation is a technique widely used in prosthetics and rehabilitation, and its study from a computational point of view can be a useful instrument to support experimental tests. In the last years, there was an increasing interest in computational modeling of neural cells and numerical simulations on nerve fibers stimulation because of its usefulness in forecasting the effect of electrical current stimuli delivered to tissues through implanted electrodes, in the design of optimal stimulus waveforms based on the specific application (i.e., inducing limb movements, sensory feedback or physiological function restoring), and in the evaluation of the current stimuli properties according to the characteristics of the nerves surrounding tissue. Therefore, a review study on the main modeling and computational frameworks adopted to investigate peripheral nerve stimulation is an important instrument to support and drive future research works. To this aim, this paper deals with mathematical models of neural cells with a detailed description of ion channels and numerical simulations using finite element methods to describe the dynamics of electrical stimulation by implanted electrodes in peripheral nerve fibers. In particular, we evaluate different nerve cell models considering different ion channels present in neurons and provide a guideline on multiscale numerical simulations of electrical nerve fibers stimulation.

中文翻译：

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轴突和神经刺激建模的多尺度方法：审查。

电神经纤维刺激是在修复和修复中广泛使用的一种技术，从计算的角度进行研究可以成为支持实验测试的有用工具。近年来，人们对神经细胞的计算建模和神经纤维刺激的数值模拟越来越感兴趣，因为在基于最优电极波形的设计中，它可用于预测通过植入电极传递到组织的电流刺激的影响。在特定的应用中（即，引起肢体运动，感觉反馈或恢复生理功能），以及根据周围组织神经的特征评估当前的刺激特性。所以，对用于研究周围神经刺激的主要建模和计算框架的综述研究是支持和推动未来研究工作的重要工具。为此，本文研究了神经细胞的数学模型，其中对离子通道进行了详细描述，并使用有限元方法进行了数值模拟，以描述周围神经纤维中植入电极的电刺激动力学。特别是，我们考虑了神经元中存在的不同离子通道，评估了不同的神经细胞模型，并为电神经纤维刺激的多尺度数值模拟提供了指导。本文介绍了神经细胞的数学模型，其中对离子通道进行了详细描述，并使用有限元方法进行了数值模拟，以描述周围神经纤维中植入的电极对电刺激的动力学作用。特别是，我们考虑了神经元中存在的不同离子通道，评估了不同的神经细胞模型，并为电神经纤维刺激的多尺度数值模拟提供了指导。本文介绍了神经细胞的数学模型，其中对离子通道进行了详细描述，并使用有限元方法进行了数值模拟，以描述周围神经纤维中植入的电极对电刺激的动力学作用。特别是，我们考虑了神经元中存在的不同离子通道，评估了不同的神经细胞模型，并为电神经纤维刺激的多尺度数值模拟提供了指导。