细胞外场电位建模及细胞外空间的频率滤波特性
生物物理
2016-08-16 v1 q-bio
摘要
细胞外局部场电位(LFP)通常被建模为源自嵌入在均匀细胞外介质中的一组电流源。尽管这种形式化方法可以成功地模拟LFP的多种特性，但它未能解释其随距离变化的频率依赖性衰减，而这一特性对于正确模拟细胞外尖峰至关重要。在此，我们推导了包含这种频率依赖性衰减的细胞外电位表达式。我们首先证明，如果细胞外电导率是非均匀的，则会感应出非均匀的电荷密度，这可能导致低通滤波。接下来，我们推导了一个简化模型，该模型由一个点状(或球形)电流源组成，其周围具有球对称的电导率/介电常数梯度。我们分析了电导率和介电常数的不同径向分布对该模型频率滤波行为的影响。我们表明，这个简单模型通常表现出低通滤波行为，其中快速电事件(如Na介导的动作电位)随距离急剧衰减，而较慢(K介导)的事件则在细胞外空间中传播更远的距离，这与实验观察定性一致。这个简单模型可用于获得频率依赖的细胞外场电位，而无需显式考虑细胞外空间的复杂折叠。
引用
@article{arxiv.physics/0303057,
title = {Modeling extracellular field potentials and the frequency-filtering properties of extracellular space},
author = {Claude Bédard and Helmut Kröger and Alain Destexhe},
journal= {arXiv preprint arXiv:physics/0303057},
year = {2016}
}
备注
text (LaTeX), 6 figs. (ps)