第28页 细胞机制与认知

神经信号

神经元的信号加工阶段：
接收信号：包括化学、物理信号（传感器） 【多态】
这些信号引起postsynaptic神经元细胞膜变化，它导致电流流入或流出神经元。

电流在神经元内发挥信号作用，并潜在地影响远离传入synapse的神经元膜。它在神经元内发挥的信号是由离子传导的，离子流载有带电荷的离子，如溶于神经元内外液体的Na\K\Cl，这些离子流不同鱼金属线电流，一者是离子传播，一者是电子。

长程传递的信号，即动作电位，是在锋点位启动区（spike-triggering zone）的区域内产生的。这些区域整合来自许多synapse传入或者来自被刺激的传感器的电流。锋电位在此特制为动作电位。

在绝大多数情况下，动作点位的结果是一个沿axon下行传递到末梢的信号。在那里最终引起神经递质的释放。

** 膜电位特性
神经元细胞膜的电位特性基础于它对细胞膜物理特性的继承(磷脂双分子层！），以及跨膜蛋白质。它们构成了神经元的Interface：离子通道、主动转运器或泵结构等。

@interface neuron <cell>
- 离子通道 ion channel
{
   由跨膜蛋白质构成，它们造成一些孔，这些孔是跨膜通道。能允许Na,K,Cl穿过。它们可以是被动的（无闸门的，和可控的（有闸门的）。
  离子通道允许离子穿过细胞膜的程度被成为渗透性（permeability)。尽管细胞膜本身相对不允许离子渗透（半透膜的离子内外压差么！！！），但一些离子通道则允许离子进出细胞膜。细胞膜对某些离子（如K+）的渗透性高于其他离子——选择性渗透性！无闸门控制的K通道远多于其他通道！
}
- 主动转运因子
{
     主动转运因子，如Na+-K+ ATP酶泵能将离子跨膜转运。
     它们是一种能水解ATP的酶，将Na运出，K运入，并通过水解ATP获得能量。
     每个ATP能提供足够将2个K运入并同时将3个Na离子运出的能量。（相信在浓度差更大的时候会需要更多的ATP！）
}

     （正常的半透膜会让离子从高浓度区域流向低浓度区域，但神经元细胞膜的相对不可渗透性倾向于阻止这些穿膜的离子移动。）
    选择性渗透与跨膜浓度的梯度建立导致的细胞膜内外的电位差，以离子驱动不平衡造成的驱动力（为什么不叫电势差？离子浓度差？反正和电压类似！），试图将Na和K从高浓度地区推向低浓度地区。

      这种驱动力使一些K流出细胞外，又导致了另一种驱动力——电荷梯度（electrical gradient）的出现，由于细胞外的K带了一个正电荷，因此神经元细胞外的环境有（会有）更高的正电性。（渣翻译！！！）

对于K+而言，电荷梯度和离子浓度是两种想法的推动力，正是他们达到了所需的电化学平衡。

此平衡状态下膜两侧的电位差就是精息膜点位的基础。在平衡状态下，这一电位差是-40至-90mV。

数学模型：
\begin{equation}
E_k = (RT/Z_F)\log_{e}{([K_0^+]/[K_1^+])_i}
\end{equation}
(Nernst方程，源于物理热力学法则）
在25˚时，K+的Nernst方程为
\begin{equation}
E_k=59.8 log_{10} (20/400)  -75Mv
\end{equation}

这就是K+的平衡电位。

关于Na和CL，David Goldman推导出了一个方程式，它痛殴你扭过头考虑了所有相关离子的计算，被成为goldman方程式。

实验方法：膜电位纪录

神经元的直径只有1～3µm,而axon只有1～3µm，因此可以用拉伸成尖端1µm的玻璃微电极来实现测量。