11、被动树突与突触输入：神经信号传递的奥秘

被动树突与突触输入：神经信号传递的奥秘

1. 被动树突的特性

1.1 电容效应与电压衰减

在神经信号传递过程中，电流注入点附近的电容效应起着关键作用。当电流注入时，电流注入点直接邻域之外（包括远处的细胞体）的电容会吸收电荷。由于突触电流变化迅速，在这个过程中膜电阻的参与很少。细胞体处存在较大的电容，从细胞体分支出来的树突无法提供有效的电容汇，导致复极化过程变得缓慢。这可以从体细胞和树突电压的衰减情况得到印证。

1.2 快速衰减与电位计算

Rail 在 1964 年首次观察到这种电容效应会导致比指数衰减更快的衰减，尤其是在树突中。Softky 在 1994 年推导出了峰值电位和复极化速率的近似表达式。通过忽略任何泄漏电导（即假设 $R_m \to \infty$），这种情况在形式上等同于处理圆柱体内的电荷扩散。Softky 得出了对非常快速电流脉冲响应的峰值去极化表达式：
[
\text{（相关表达式 3.57）}
]
需要注意的是，$R_m$ 并未出现在这个表达式中，并且峰值电位与 $\sqrt{f_{peak}}$ 成比例。Softky 通过估计电位从 $V_{peak}$ 衰减到零的一半所需的时间 $T_{1/2}$ 来量化复极化速率，即：
[
T_{1/2} \approx 6/f_{peak}
]
图 3.16 展示了这个近似表达式对于非常快速电流输入的适用性。它能很好地描述峰值膜电位和快速复极化的早期部分，但在电压衰减的较慢部分表现不佳，因为它完全忽略了膜电阻的影响。

1.3 亚毫秒级巧合检测的可能性

Softky 在