神经脉冲的热力学孤子理论及可能的医学意义
摘要：神经活动的教科书图像是通过电流驱动的传播电压脉冲，电流通过电离通道蛋白来控制，这些通道蛋白通过电压、温度、压力或药物的变化来控制。所有功能都直接归因于单个分子。我们表明，这忽略了许多不同变量之间的重要热力耦合。神经脉冲的另一种最近的替代图像是热力学特性。它将神经脉冲视为一种孤子，即受热力学变量（包括电压、温度、压力和膜组分的化学势）影响的宏观激发区域。所有热力学变量严格耦合。我们讨论了医学治疗中的后果，其中一个变量的调整可以通过调整另一个变量来补偿不良调整。例如，可以解释为什么麻醉可以通过静水压力和pH下降来对抗，在锂过量可能导致震颤的情况下提供解释，并解释震颤与酒精中毒之间的关系。锂作用以及双相患者中乙醇和麻醉剂氯胺酮的作用可能具有类似的热力学模式。在纯粹的分子图像中，这些耦合仍然模糊不清。其他应用领域包括神经活动对肌肉拉伸的反应以及超声波对神经刺激的可能性。
作者：Thomas Heimburg
论文ID：2205.01073
分类：Biological Physics
分类简称：physics.bio-ph
提交时间：2022-11-24