Источники и поглотители тока

В электромагнетизме электрический источники и стоки тока представляют собой аналитические формализмы, которые различают точки, области или объемы, через которые ток входит в систему или выходит из нее. Хотя источники тока или приемники являются абстрактными элементами, используемыми для анализа, обычно они имеют физические аналоги в реальных приложениях; например, анод или катод в батарее . Во всех случаях каждый из противоположных терминов (источник или приемник) может относиться к одному и тому же объекту, в зависимости от точки зрения наблюдателя и соглашения о знаках используемого ; нет никакой внутренней разницы между источником и стоком.

Современные источники и стоки в нейробиологии

Источники и поглотители тока оказались очень ценными при изучении функций мозга. Оба имеют особое значение в электрофизиологии . Двумя примерами исследования источников и приемников являются электроэнцефалография ( ЭЭГ ) и анализ плотности источника тока ( потенциалы внеклеточного поля ), но они также показали улучшение пространственно-временного разрешения ЭЭГ. ^[1]

Анализ плотности источника тока

Анализ плотности источника тока ^[2] (который точнее можно было бы назвать анализом плотности источника и стока тока) — это практика размещения микроэлектрода вблизи нерва или нервной клетки для обнаружения источника тока из их плазматических мембран или попадания в них. Когда положительные заряды, например, быстро текут через плазматическую мембрану внутрь клетки (приемник), это создает временное облако отрицательности вблизи стока. Это происходит потому, что поток положительных зарядов внутрь клетки оставляет после себя некомпенсированные отрицательные заряды. Близлежащий микроэлектрод со значительным сопротивлением кончика (порядка 1 МОм) может обнаружить этот отрицательный заряд, поскольку на кончике электрода будет возникать разница напряжений (между отрицательным зарядом снаружи электрода и электронейтральной средой внутри электрода). Другими словами, внутренний раствор электрода отдаст часть положительного заряда, необходимого для компенсации отрицательного заряда, вызванного стоком тока. Таким образом, внутренняя часть электрода станет отрицательной по отношению к земле до тех пор, пока сохраняется внеклеточная отрицательность. Внеклеточная негативность будет сохраняться до тех пор, пока существует сток тока. Таким образом, измеряя отрицательность относительно земли, электрод косвенно сообщает о наличии поблизости стока тока. Размер зарегистрированного негатива будет зависеть прямо от размера стока тока и обратно пропорционально расстоянию между электродом и стоком.

Зависимость между суммой источников и стоков тока и напряжением, измеряемым микроэлектродным зондом, можно рассчитать аналитически, если предположить, что выполняется квазистатическое предположение, что среда сферически симметрична, однородна, изотропна и бесконечна, а если текущий источник или приемник смоделирован как точечный источник . ^[3] Связь определяется:

\Phi (r)={I \over 4\pi r\sigma }

где $\Phi$ потенциал на радиусе $r$ от источника или стока, по которому проходит ток $I$ через среду с проводимостью $\sigma$ .

См. также

Ссылки

^ Вонг, ASW; Купер, PS; Конли, AC; МакКевен, М.; Фулхэм, WR; Мичи, ПТ; Караянидис, Ф. (2018). «Потенциальные реакции, связанные с событием, на переключение задач чувствительны к выбору пространственного фильтра» . Границы в неврологии . 12 : 143. дои : 10.3389/fnins.2018.00143 . ПМЦ 5852402 . ПМИД 29568260 .
^ Николсон, К; Фриман, Дж. А. (1975). «Теория анализа плотности источника тока и определение тензора проводимости мозжечка бесшумного животного». Журнал нейрофизиологии . 38 (2): 356–68. дои : 10.1152/jn.1975.38.2.356 . ПМИД 805215 .
^ Плонси; Коллинз (1961). Принципы и применение электромагнитных полей .

[Wong_2018-1] Вонг, ASW; Купер, PS; Конли, AC; МакКевен, М.; Фулхэм, WR; Мичи, ПТ; Караянидис, Ф. (2018). «Потенциальные реакции, связанные с событием, на переключение задач чувствительны к выбору пространственного фильтра» . Границы в неврологии . 12 : 143. дои : 10.3389/fnins.2018.00143 . ПМЦ 5852402 . ПМИД 29568260 .

[2] Николсон, К; Фриман, Дж. А. (1975). «Теория анализа плотности источника тока и определение тензора проводимости мозжечка бесшумного животного». Журнал нейрофизиологии . 38 (2): 356–68. дои : 10.1152/jn.1975.38.2.356 . ПМИД 805215 .

[3] Плонси; Коллинз (1961). Принципы и применение электромагнитных полей .

[1]

[2]

[3]