神经元盐atory传导的时空建模：使用Poisson-Nernst-Planck方法和传导速度估计
摘要：神经元电活动的基础是沿轴突和树突的动作电位传导。这种动作电位活动的理论和数值模拟长期以来一直是电化学神经元模型的关键研究领域。具体而言，考虑到有鞍区（Ranvier节点）沿髓鞘轴突的存在，单导线模型中动作电位传导的模拟一直颇受欢迎。在这些模型的基础上，考虑到髓鞘下的次级电传递途径，提出了双导线模型。这种基于导线理论的处理存在固有的局限性，即缺乏对神经元电化学的时空演化的表征。相比之下，基于Poisson-Nernst-Planck（PNP）的电扩散框架可以解释底层的时空离子浓度动力学，是一种更全面的处理方法。本文展示了PNP模型的高保真度实现。该模型的结果与基于导线理论的电模型类似，并且还能捕捉到底层离子输运的丰富时空演化。本文首次将PNP模型扩展到具有多个Ranvier节点的轴突几何结构，并使用了多个变种的电扩散模型 - 无髓鞘PNP、有髓鞘PNP以及髓鞘和轴周空间PNP。此外，我们将这种时空模型应用于估算大鼠轴突的传导速度。具体而言，我们研究了由于髓鞘和轴周空间的存在而产生的盐跳传导。
作者：Rahul Gulati, Shiva Rudraraju
论文ID：2210.14870
分类：Quantitative Methods
分类简称：q-bio.QM
提交时间：2022-12-01