Почему внеклеточное измерение потенциала действия так отличается от внутриклеточного?

Я собираюсь в основном продублировать свой ответ на другой вопрос . Амплитуда нейронных сигналов, поскольку он точно такой же, как и этот, но у него нет голосов, поэтому я не могу голосовать как дубликат. Как только я получу голос в любом месте, я проголосую за закрытие другого.

На первом рисунке эти напряжения относятся к разнице между внутренней и внешней частью ячейки (т. е. -70 мВ означает, что ячейка на 70 мВ более отрицательная, чем внешняя).

Вы не можете измерить эту разность потенциалов снаружи клетки. Когда вы делаете внеклеточную запись, как на втором рисунке, вы измеряете пространственные различия в концентрациях ионов, которые возникают из-за того, что ионы втекают и выходят из клеток. Например, когда клетка запускает потенциал действия, в клетку поступает много положительных ионов; это делает область вокруг ячейки немного более отрицательной, чем область дальше. Измеренная величина этого потенциала в значительной степени зависит от вашей конфигурации записи, типа записываемого сигнала (например, активность популяции или только одной клетки; синаптические токи в сравнении с потенциалами действия), насколько близко ваш электрод находится к сигналу, который вы записываете. , и где находится ваше заземление (или положение обоих ваших электродов, если вы делаете биполярную запись).

Кроме того, в этой второй записи либо напряжение инвертировано (т. е. электрод рядом с ячейкой принимается за землю), либо фактически измеряются обратные токи в дендритах ячейки; в противном случае потенциал действия был бы противоположной полярности (сначала направлен вниз, затем вверх) по сравнению с полярностью внутри клетки.

Хотя это варьируется, в большинстве случаев сигналы, которые вы записываете внеклеточно, имеют порядок от микровольт до пары вольт.

Наконец, в цитате, на которую вы ссылаетесь, строка перед ней была:

Общие гармонические искажения (THD) нашего усилителя остаются ниже 1% для входных сигналов менее 7,3 мВ от пика к пику.

В этой статье описывается усилительная система для внеклеточной записи (возможно, для интерфейса мозг-машина). Они говорят, что один тип искажающего шума не является проблемой в их усилителе при входных напряжениях, которые можно было бы ожидать при внеклеточной записи пиков или потенциалов локального поля, которые действительно обычно не превышают 5 мВ. Этот усилитель не подходит для внутриклеточной записи .