Индуктивность в ячейке

В животной клетке, особенно в нейроне и, в частности, в его аксоне, хотя в клетке существует механизм электрического сопротивления и емкости, которые играют существенную роль в модели кабельной теории передачи потенциала действия нейрона, существует ли заметный механизм самоиндукции в смысле электромагнетизма?

Я не думаю, что в теле типичного животного есть какие-либо магнитные эффекты. Я не могу думать ни о каких индуктивных эффектах.
@WYSIWYG: Магнетизм — это побочный продукт электричества. Не странно ли, что животное не создает или не производит магнитное поле, широко используя электричество? Я могу вспомнить один пример использования магнитного поля у животных, их восприятие ориентации на основе магнитного поля Земли. См. эту статью NOVA pbs.org/wgbh/nova/nature/ Magnetic-impact-on-animals.html .
Хорошо движущийся заряд действительно создает магнитное поле, но если вы проведете расчеты, вам понадобится довольно большой ток для создания значительного магнитного поля. Да, животные могут ощущать магнитное поле, но только у некоторых. Тем не менее, я все еще не могу думать о каких-либо индуктивных эффектах в ячейке (где катушка?)
@WYSIWYG: я не совсем уверен, как вы определяете «значительное» магнитное поле. Две параллельные линии тока действуют друг на друга в непосредственной близости. Цепь должна быть тщательно спроектирована, чтобы исключить непреднамеренный индуктивный эффект. Катушки нужны для того, чтобы геометрия лучше генерировала индуктивность, но в них нет необходимости, так как другие формы также могут генерировать индуктивность. Конечно, я не знаю, какая структура в ячейке сможет генерировать достаточную индуктивность, отсюда и вопрос.

Ответы (2)

То, что человек думает, каким бы интуитивным оно ни казалось, не имеет особого значения в науке. Индуктивность, связанная с нервным аксоном, была хорошо задокументирована, начиная с Cole (1966). Его роль в распространении нейронных сигналов подробно описана в http://neuronresearch.net/hearing/pdf/7Projection.pdf#page=39 . Фактическая разработка начинается ранее в разделе 7.4 на странице 322 этого документа.
Неучет индуктивности, связанной с любым переменным электрическим сигналом, проходящим по коаксиальному кабелю, приводит к катастрофе. Первый подводный кабель, основанный на идеях Уильяма Томпсона, лорда Кельвина и описанный Германом как кабель RC (стр. 322 в вышеуказанном документе), потерпел техническую и финансовую катастрофу. Двумя годами позже с большим успехом был проложен более сложный кабель RLC, основанный на уравнениях Максвелла для коаксиальной структуры. С тех пор ни один RC-кабель на практике не использовался. По неизвестным причинам биологическое сообщество продолжает пытаться игнорировать индуктивность коаксиального миелинизированного аксона (что приводит к смехотворным данным моделирования).

Итак, вы говорите, что в миелинизированных аксонах действительно есть индуктивность. Так должно ли правильным уравнением для потенциала действия быть уравнение телеграфа en.wikipedia.org/wiki/Telegraph_equation , а не уравнение кабеля en.wikipedia.org/wiki/Cable_equation ? Является ли это основным различием между миелинизированным и немиелинизированным аксоном, кроме изоляции, обеспечиваемой миелином?

В нейронах наверняка есть индуктивность. Эта индуктивность вводится двумя различными механизмами. 1. Структура катушек миелиновых оболочек может вводить реальную электрическую индуктивность. Веским доказательством этого являются противоположные направления спирали между соседними миелиновыми оболочками.

Вот привожу описание из Википедии: На стыке двух шванновских клеток по ходу аксона направления пластинчатого нависания миелиновых окончаний имеют противоположный смысл. Вы также можете проверить подробности в этой статье: Узман Б.Г.; Ногейра-Граф Г. (1957). «Электронно-микроскопические исследования образования узлов Ранвье в седалищных нервах мышей». Журнал биофизической и биохимической цитологии. 3 (4): 589–597. дои: 10.1083/jcb.3.4.589

Противоположные направления спирали могут создать положительную взаимную индуктивность между соседними миелиновыми оболочками, а затем еще больше увеличить скорость распространения нервного сигнала. Между тем легко предсказать, что миелинизированный нерв может стимулироваться магнитным полем из-за этого индуктора катушки. Из-за этого противоположного направления спирали результат стимуляции определяется пространственным градиентом магнитного поля. Это явление проверено годами, и теперь его легко понять.

  1. Пьезоэлектрический эффект плазматической мембраны. Если вы проверите молекулярную структуру липидного двойного слоя плазматической мембраны, вы обнаружите, что это естественный пьезоэлектрический слой. Определение пьезоэлектрического слоя - это слой, состоящий из двух кристаллических слоев с противоположными полярностями, что точно такое же, как липидный бислой. Эквивалентной схемой этого пьезоэлектрического слоя будет цепь RLC, которая содержит эквивалентную катушку индуктивности. Поскольку индуктор не является реальным, значение используется только для согласования с частотой механического резонанса. Когда частота механического резонанса очень низкая, как в случае с мягкой и тонкой плазматической мембраной, эта индуктивность будет огромной. Вот почему в статье Коула для измерения аксона кальмара эта индуктивность составляет 0,2 Гн. Тогда как прямое предсказание, должна быть механическая волна, сопровождаемая электрическим сигналом потенциала действия. Эта механическая волна была измерена в этой статье: Гонсалес-Перес, А., Мосгаард, Л.Д., Будвитите, Р., Виллагран-Варгас, Э., Джексон, А.Д. и Хеймбург, Т., 2016. Одиночные электромеханические импульсы в нейронах омара. . Биофизическая химия, 216, стр.51-59.

Думаю, здесь я уже даю исчерпывающий ответ на этот вопрос. Вы можете проверить все детали в этой статье на bioRix: https://www.biorxiv.org/content/early/2018/10/22/343905

Здесь я могу рассказать еще кое-что, но эти вещи сделают большинство людей, занимающихся неврологией, несчастными. Если эта индуктивность, вызванная спиральной структурой миелина и пьезоэлектрическим эффектом, верна, то вся нейробиология ошибочна с самого первого дня. Модель HH построена на основе RC-цепи, и поэтому многие люди разработали свои теории и модели, основанные на ней. эта модель ХГ. Но как ни смешно, каждый утверждает, что его модель или теория верны, и может объяснить данные, когда их основа неверна. Я видел так много абсурдных объяснений обхода этой индуктивности, таких как частотно-зависимый конденсатор, виртуальный катод, отрицательный резистор и даже отрицательный конденсатор. И действительно, все больше и больше людей начинают понимать, что так называемая нейронаука — это полный провал. Вы можете увидеть на домашней странице Neuralink(https://neuralink.com/ ), они официально заявляют, что им не нужен опыт нейробиологии, цитирую здесь: Опыт нейробиологии не требуется Кроме того, многие группы сейчас используют только глубокое обучение или машинное обучение для изучения нейронов.

Что ж, возможно, я просто поддаюсь вашему прогнозу как человек, недовольный нейронаукой, но фраза «вся нейробиология ошибочна с первого дня» звучит как сильное преувеличение. Индуктивные эффекты, которые вы описываете, не так уж важны для понимания нейронауки.
Я также понятия не имею, почему Neuralink имеет какое-либо отношение к этому вопросу, и я чувствую, что большая часть вашего ответа — это просто разглагольствования.