可逆热产生在神经中的重要后果和动作电位的绝热性
摘要：神经脉冲中没有可测量的热产生一直以来都是众所周知的。相反，热产生是双相的，动作电位的第一阶段伴随着热释放，而第二阶段则伴随着大致相同数量的热的再吸收。我们回顾了神经热产生的漫长历史，并对这些发现进行了新的分析，重点关注绝热和等熵过程的热力学。我们首先考虑了气体的绝热振荡、层状物的波动、弹簧的振动以及电容器的可逆（或不可逆）充电和放电。然后，我们将这些思想应用于神经脉冲的热特征。最后，我们比较了霍奇金-赫克斯利模型和神经的孤子理论对温度变化的预期。我们证明，神经脉冲中的热产生不能像霍奇金-赫克斯利模型所提出的那样被解释为膜电容器的不可逆充电和放电。相反，我们得出结论认为其与绝热脉冲是一致的。然而，如果神经脉冲是绝热的，就需要完全不同的物理来解释其特征。膜过程必须是可逆的，更像是弹簧的振动，而不是像"火药的燃烧导火索"（引用A.L.霍奇金的话）。最近一些作者讨论了承认神经脉冲绝热性质的理论。它构成了孤子模型的核心，该模型将神经脉冲视为局部化的声脉冲。
作者：Thomas Heimburg
论文ID：2002.06031
分类：Biological Physics
分类简称：physics.bio-ph
提交时间：2022-11-24