非局域但全局电中性受限电解质介质中的电压分布：在纳米生理学中的应用
软凝聚态物质
2020-03-26 v1 偏微分方程分析
神经元与认知
摘要
亚微米细胞域中的电压分布仍知之甚少。在神经元中，电压源于离子浓度差，而该浓度差由泵与交换体持续维持。然而，目前尚不清楚电中性如何由过量快速移动的阳离子维持，这些阳离子本应由慢速扩散的带负电蛋白质所平衡。利用电扩散理论，我们在此研究了一个通用域中的电压分布，该域由二维（或三维）中两个同心圆盘（或球）构成，其中内域固定有一个负电荷。在维持全局而非局域电中性的条件下，我们在维度1（平面）与2（柱面）中解析与数值求解了 Poisson-Nernst-Planck 方程，发现电压在远大于 Debye 屏蔽长度（其假设电中性）的空间尺度上发生显著变化。本结果表明，在神经元微区室中预期会出现长程电压降变化，这可能有助于解释位于远处的表面电压门控通道的激活。
引用
@article{arxiv.2003.11147,
title = {Voltage distribution in a non-locally but globally electroneutral confined electrolyte medium: applications for nanophysiology},
author = {Alexis Tricot and Igor M. Sokolov and David Holcman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.11147},
year = {2020}
}
备注
8 figs, 36 poages