膜内空化作为超声脑刺激的预测性生物压电机制
神经元与认知
2014-01-29 v2
摘要
低强度超声波可以远程且无损地激发中枢神经系统 (CNS) 神经元。尽管该效应的多种应用已经显现，但其 underlying 的生物物理转导机制尚不清楚。最近，我们提出超声诱导的双层膜内膜内空化可能是多种观测到的声学生物效应的生物力学基础。在本文中，我们展示了在中枢神经系统神经元中，超声诱导的这些纳米级双层声孔器的空化可以引发复杂的机电相互作用从而导致兴奋，这主要是通过膜电容变化 induced 的电流效应实现的。我们的模型解释了中枢神经系统声刺激的基本特征，并预测了实验观察到的小鼠运动皮层超声刺激效率如何依赖于刺激参数。这些结果支持了神经元膜内压电性是超声诱导神经刺激基础的假设，并表明神经系统与压力波或扰动之间的其他相互作用也可以通过这种新的生物压电转导模式来解释。
引用
@article{arxiv.1307.7701,
title = {Intramembrane Cavitation as a Predictive Bio-Piezoelectric Mechanism for Ultrasonic Brain Stimulation},
author = {Michael Plaksin and Shy Shoham and Eitan Kimmel},
journal= {arXiv preprint arXiv:1307.7701},
year = {2014}
}
备注
One can find the supplemental material at the end of the PDF file