蝾螈视神经钾清除的三域模型

神经细胞外狭窄空间中钾的积累是生物物理学的一个经典课题，近来受到诸多关注。它可能涉及钾积累，包括扩散性抑制，或许还有偏头痛与某些类型的癫痫，甚至(推测地)学习。定量分析有望帮助评估动作电位序列后细胞外空间钾清除的作用。清除涉及沿神经纵向延伸的三种结构：胶质细胞、细胞外空间与轴突，因而需要按照自1937年Hodgkin工作以来神经‘电缆方程’中电势所用的传统，将其描述为空间分布系统。本文提出视神经的三室模型，并用于研究钾的积累与清除。该模型考虑水与离子的对流、扩散与电迁移。我们依据Orkand等人的数据确保模型的相关性，并使参数与膜、通道和转运体的解剖及性质一致：我们的模型与其实验数据拟合良好。校准后的模型表明胶质细胞在钾缓冲中发挥重要作用，正如预期。模型显示钾主要通过由渗透压差驱动的胶质细胞合胞体对流流被清除。或许可建立简化模型，但其必须包含沿视神经纵向的流动。室模型很容易忽略此流动。我们的模型可用于与视神经差异很大、其三室中通道与转运体分布不同的结构。它可推广至包含代表血管的第四(分布)室，以处理进入循环系统的类淋巴流。