Войти
Потенциалы местного поля (LFP ) - это временные электрические сигналы, генерируемые в нервных и других тканях суммарная синхронная электрическая активность отдельных клеток (например, нейронов) в этой ткани. LFP - это «внеклеточные» сигналы, что означает, что они генерируются временным дисбалансом концентраций ионов в пространствах вне клеток, который является результатом клеточной электрической активности. LFP являются «локальными», потому что они регистрируются электродом, расположенным рядом с генерирующими ячейками. В результате закона обратных квадратов такие электроды могут «видеть» потенциалы только в пространственно ограниченном радиусе. Это «потенциалы», потому что они генерируются напряжением, возникающим в результате разделения зарядов во внеклеточном пространстве. Они являются «полевыми», потому что эти межклеточные разделения зарядов по существу создают локальное электрическое поле. LFP обычно регистрируются с помощью высокоимпедансного микроэлектрода, размещенного посреди популяции клеток, генерирующих его. Их можно регистрировать, например, с помощью микроэлектрода, помещенного в мозг анестезированного животного или в in vitro тонкий срез мозга .
Во время потенциала локального поля записи сигнал записывается с помощью внеклеточного микроэлектрода, расположенного достаточно далеко от отдельных локальных нейронов, чтобы предотвратить доминирование какой-либо конкретной клетки над электрофизиологическими сигнал. Затем этот сигнал фильтруется нижними частотами, отсекается на ~ 300 Гц, чтобы получить потенциал локального поля (LFP), который может быть записан электронно или отображен на осциллографе для анализа. Низкое сопротивление и расположение электрода позволяет активности большого количества нейронов вносить свой вклад в сигнал. Нефильтрованный сигнал отражает сумму потенциалов действия клеток в пределах приблизительно 50–350 мкм от кончика электрода и более медленных ионных событий на расстоянии 0,5–3 мм от кончика электрода. Фильтр нижних частот удаляет компонент пик сигнала и пропускает сигнал с более низкой частотой , LFP.
Вольтметр или аналого-цифровой преобразователь, к которому подключен микроэлектрод, измеряет разность электрических потенциалов (измеряется в вольт ) между микроэлектродом и электродом сравнения.. Один конец электрода сравнения также подсоединяется к вольтметру, тогда как другой конец помещается в среду, которая является непрерывной с внеклеточной средой и по своему составу идентична ей. В простой жидкости, без биологического компонента, будут небольшие колебания измеренной разности потенциалов вокруг точки равновесия, это известно как тепловой шум. Это происходит из-за беспорядочного движения ионов в среде и электронов в электроде. Однако при помещении в нервную ткань открытие ионного канала приводит к чистому потоку ионов в клетку из внеклеточной среды или из клетки во внеклеточную среду. Эти локальные токи приводят к большим изменениям электрического потенциала между локальной внеклеточной средой и внутренней частью регистрирующего электрода. Таким образом, общий зарегистрированный сигнал представляет собой потенциал, вызванный суммой всех локальных токов на поверхности электрода.
Считается, что потенциал локального поля представляет синхронизированный ввод в наблюдаемую область, в отличие от данных пик, которые представляет собой выход из области. В LFP высокочастотные колебания разности потенциалов отфильтровываются, оставляя только более медленные колебания. Быстрые колебания в основном вызваны короткими входящими и исходящими токами потенциалов действия, в то время как прямой вклад потенциалов действия минимален в LFP. Таким образом, LFP состоит из более устойчивых токов в ткани, таких как синаптические и сомато - дендритные токи. Модели, управляемые данными, показали прогностическую связь между LFP и всплесками активности. Считается, что основные медленные токи, участвующие в генерации LFP, аналогичны тем, которые генерируют постсинаптический потенциал (PSP). Первоначально считалось, что EPSP и IPSP были исключительными составляющими LFP, но позже было обнаружено, что явления, не связанные с синаптическими событиями, вносят вклад в сигнал (Kobayashi 1997).
Какие ячейки вносят вклад в медленные вариации поля, определяется геометрической конфигурацией самих ячеек. В некоторых клетках дендриты обращены в одну сторону, а сома - в другую, например, пирамидные клетки. Это известно как геометрическое расположение открытого поля. При одновременной активации дендритов образуется сильный диполь . В ячейках, где дендриты расположены более радиально, разность потенциалов между отдельными дендритами и сомой имеет тенденцию компенсироваться диаметрально противоположными дендритами. В результате чистая разность потенциалов по всей клетке при одновременной активации дендритов имеет тенденцию быть очень маленькой. Таким образом, изменения в потенциале локального поля представляют собой одновременные дендритные события в ячейках в конфигурации открытого поля.
Часть фильтрации нижних частот, вызывающая локальные потенциалы поля, обусловлена сложными электрическими свойствами внеклеточного пространства. Тот факт, что внеклеточное пространство неоднородно и состоит из сложной совокупности жидкостей с высокой проводимостью и мембран с низкой проводимостью и емкостных, может проявлять сильные свойства фильтрации нижних частот. Ионная диффузия, которая играет важную роль в изменениях мембранного потенциала, также может действовать как фильтр нижних частот.
