Un enfoque acustoelectrico para la función neuronal
Autores: Kotthaus, Jörg P.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un enfoque acustoelectrico para la función neuronal
Categoría
Artes
Subcategoría
Música
Palabras clave
Acústicoeléctrico
Función neuronal
Potenciales de acción
Polarización eléctrica
Modelos mecánicos
Dipolos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Se propone un enfoque acoustoeléctrico para la función neuronal que combina aspectos del modelo de Hodgkin-Huxley, ampliamente aceptado y basado en circuitos eléctricos, para la generación y propagación de potenciales de acción a través de la polarización eléctrica, con modelos mecánicos basados en la propagación a través de ondas capilares. Explicando cuantitativamente las velocidades medidas de los potenciales de acción, también predice la sintonización eléctrica de paquetes de polarización altamente anisotrópicos que surfean en el campo de fuerza mecánica dinámica que deforma la membrana neuronal. Se basa sustancialmente en el movimiento local de dipolos formados por cargas en exceso cerca de la superficie interna de la membrana neuronal, que a su vez son apantalladas anisotrópicamente por moléculas de agua en su capa de hidratación, modulando así el fuerte campo eléctrico en la interfaz. Como se demostró en resonadores acústicos de nanocables suspendidos fabricados a partir de nitruro de silicio dipolar amorfo, altos campos eléctricos combinados con una modulación de deformación predominantemente axial pueden causar ondas de polarización acoustoeléctrica transversales que se propagan de manera solitón con pérdidas extremadamente bajas. En las neuronas, la modulación de la polarización eléctrica se confina en la piel de nanómetros de grosor de un alto campo eléctrico dentro de la membrana neuronal y se propaga de manera coherente en fase a lo largo del axón como un modo de respiración unidimensional de orden más bajo, similar a los pulsos de polarización transversal estudiados en resonadores de nanocables. Se discuten algunos experimentos para la manifestación adicional del modelo, así como la protección topológica de tales ondas de polarización en modo de respiración.
Descripción
Se propone un enfoque acoustoeléctrico para la función neuronal que combina aspectos del modelo de Hodgkin-Huxley, ampliamente aceptado y basado en circuitos eléctricos, para la generación y propagación de potenciales de acción a través de la polarización eléctrica, con modelos mecánicos basados en la propagación a través de ondas capilares. Explicando cuantitativamente las velocidades medidas de los potenciales de acción, también predice la sintonización eléctrica de paquetes de polarización altamente anisotrópicos que surfean en el campo de fuerza mecánica dinámica que deforma la membrana neuronal. Se basa sustancialmente en el movimiento local de dipolos formados por cargas en exceso cerca de la superficie interna de la membrana neuronal, que a su vez son apantalladas anisotrópicamente por moléculas de agua en su capa de hidratación, modulando así el fuerte campo eléctrico en la interfaz. Como se demostró en resonadores acústicos de nanocables suspendidos fabricados a partir de nitruro de silicio dipolar amorfo, altos campos eléctricos combinados con una modulación de deformación predominantemente axial pueden causar ondas de polarización acoustoeléctrica transversales que se propagan de manera solitón con pérdidas extremadamente bajas. En las neuronas, la modulación de la polarización eléctrica se confina en la piel de nanómetros de grosor de un alto campo eléctrico dentro de la membrana neuronal y se propaga de manera coherente en fase a lo largo del axón como un modo de respiración unidimensional de orden más bajo, similar a los pulsos de polarización transversal estudiados en resonadores de nanocables. Se discuten algunos experimentos para la manifestación adicional del modelo, así como la protección topológica de tales ondas de polarización en modo de respiración.