24、神经电生理研究：体内CSD分析与清醒小鼠细胞内记录

神经电生理研究：体内CSD分析与清醒小鼠细胞内记录

1. 体内CSD分析

1.1 CSD的推导

跨膜电流 (i_m)（如突触激活产生的电流）与三维细胞外场电位 (F) 之间的关系为：
[i_m = K \cdot \left(\frac{\partial^2 F}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 F}{\partial y^2} + \frac{\partial^2 F}{\partial z^2}\right)]
其中 (K) 是包含细胞外液电导率的比例常数。应用此关系的实际困难在于需要在三个正交轴上测量局部场电位（LFP）。

如果分析的组织体积是层状的，由均匀解剖结构的二维平面堆叠而成，则可假设每个平面内的电位变化为零，即：
[\frac{\partial^2 F}{\partial x^2} = \frac{\partial^2 F}{\partial y^2} = 0]
此时，细胞外电流与沿垂直于层状结构轴记录的LFP的二阶空间导数成正比。

在新皮层（可能还有海马体和小脑）的情况下，这种假设是合理的。皮层层由多个细胞体和树突层组成，每个层具有大致均匀的突触输入。此外，新皮层通常呈柱状结构，柱内直径为几百微米。

在简化情况下，从有限数量的采样点（如基于硅的层状探针的16个通道）获取LFP测量值。可以使用标准差分公式计算二阶空间导数。采用的方法是：在三个相邻点 (V_0)、(V_a) 和 (V_b) 处进行LFP测量，其中：
[V_0 = V(z, t)]
[V_a = V(z - 2\Delta z, t)]
[V_b = V(