脑组织中局部场电位低通滤波的模型

局部场电位（LFP）是脑组织中常规实验测量的信号，表现出强烈的低通频率滤波特性，高频信号（如动作电位）仅在距记录电极非常短的距离（$\approx$10~$\mu m$）内可见。理解这种滤波对于将LFP信号与神经元活动联系起来至关重要，但对这种低通滤波的确切机制知之甚少。在本文中，我们研究了LFP低通滤波特性的一种可能的生物物理机制。我们研究了电流源附近电场的传播及其频率依赖性，即在平均神经元间距量级的长度尺度上。我们考虑了电流源周围高密度细胞膜（如胶质细胞）的存在。通过将它们视为被动细胞，我们表明在电场源的影响下，它们通过极化响应，即产生感应场。由于离子电荷运动的有限速度，这种极化不会是瞬时的。因此，感应电场将是频率依赖的，并且对于高频会大大减弱。我们的模型表明，在频率衰减特性方面，这种情况等效于一个RC电路，或者更确切地说是一个耦合RC电路系统。我们给出了生物现实参数值下感应电场的数值模拟，展示了这种频率滤波效应以及细胞外电位随距离的衰减。我们提出，神经元周围被动细胞中产生的感应电场是LFP频率滤波特性的物理起源。