35、神经信号传播与电力估算的前沿研究

神经信号传播与电力估算的前沿研究

1. 神经信号传播研究

1.1 研究背景

神经膜是理解神经系统信号流动的重要研究领域。神经纤维周围的细胞外空间含有产生动作电位的不同离子，对信号传播起着关键作用。由于神经膜并非完美绝缘体，信号可能会发生泄漏，因此理解这些损失对于了解神经纤维的整体形态至关重要。

1.2 相关工作

已有研究表明，神经膜中离子扩散会导致电压衰减。本研究采用传统的开路（FO）模型，只允许相邻神经元之间的离子正向转移。研究指出，细胞外空间越大，信号衰减越严重，从而导致树突更加紧凑。神经纤维可以是均匀的、锥形的或喇叭形的，本研究对这些类型的神经纤维都进行了考虑。

1.3 提出的模型

采用电缆方程来展示神经纤维的电气特性，将神经表示为等效电路。相关公式如下：
- 内部和外部膜电位：
- $\frac{\partial V_i}{\partial x} = -R_iI_i(x)$ 和 $\frac{\partial V_3}{\partial x} = R_eI_e(x)$，其中 $R_i = \frac{4r_i}{\pi D_i^2}\Delta x$ 和 $R_e = \frac{4r_e}{\pi D_e^2}\Delta x$。
- 跨膜电压：$\frac{\partial V_m}{\partial x} = -I (R_e + R_i)$，这里 $(R_e + R_i)$ 是总轴向电阻。
- 假设膜内外的电流迁移率相同，即 $I_i = I_e = I$（轴向电流），则外部和内部电流等于跨膜电流 $I_T$：$\frac{\partial I_e}{\p