Солитонном модель

Солитонном модель - модель биологического нейрона, которая пытается объяснить прохождение сигналов в нем. Модель утверждает, что сигналы распространяются по клеточной мембране в виде солитонов. Эта модель бросает вызов общеизвестной модели Ходжкина-Хаксли. Модель Ходжкина-Хаксли утверждает что сигналы в нейронах распространяются в виде потенциалов действия.

История

Солитонном модель была разработана в 2005 году Томасом Геймбургом и Анрю Д. Джексоном в институте Нильса Бора, Университет Копенгагена. Геймбург возглавлял группу мембранной биофизики института. Все первые публикации солиттонои модели вышли из его группы.

Подтверждение

Модель базируется на том, что клеточная мембрана всегда имеет точку замерзания (температура ниже которой консистенция мембраны меняется с жидкостной на гелеобразную) является лишь немного ниже температуры тела. Это позволяет солитоны распространяться. Многие десятилетия было известно, что при распространении потенциала действия по мембране нейрона приводит к незначительному увеличению температуры, следующего за незначительным снижением[Источник?]. Понижение температуры не объясняется моделью Ходжкина-Хаксли (протекании электрического тока через резистор всегда приводит к высвобождению тепла). Движение солитонов происходит без потерь энергии таким путем, поэтому температурный профиль, что наблюдается при миграции возбуждения по мембране совпадает с солитонном моделью. Кроме того, было замечено, что миграция сигнала по нейрону приводит к незначительному локального утолщения мембраны. Этот эффект не объясняется моделью Ходжкина-Хаксли, но совпадает с солитонном моделью. Факт того, что наблюдается изменение электрического заряда на мембране при распространении потенциала действия по нейрону. Солитонном модель объясняет это явление следующим образом: мигрирующий солитон локально изменяет плотность и толщину мембраны, поскольку мембрана содержит много заряженных и полярных веществ, то это приводит к возникновению электрических эффектов вроде пьезоэлектрики.

Критика

Несмотря на то, что солитонном модель является довольно простой и объясняет некоторые аспекты потенциала действия, не объясняются моделью Ходжкина-Хаксли, трудно отбросить огромный массив фактов, подтверждающих теорию распространения потенциала действия через мембранные каналы, проницаемые для ионов.

Применение

Авторы считают, что их модель объясняет предварительно скрытую побочное действие большого числа анестетиков. Наблюдение Мейера-Овертон говорит о том, что сила действия большинство анестетиков пропорциональна их растворимости в липидах. Это говорит о том, что анестетики действуют не путем связывания с мембранными белками, такими как ионные каналы, а путем розчиннення в мембранных липидах и изменении свойств клеточной мембраны. Растворенные в мембране вещества снижают точку замерзания мембраны, что приводит к большей разнице между температурой тела и температурой замерзания мембраны. Это ведет к ингибированию распространения солитонов. Увеличивая давление, снижая pHили снижая температуру, можно привести эту разницу до нормальной. Это позволит снизить воздействие анестетиков: это и было подтверждено экспериментальными данными. Давление, необходимое для отмены действия анестетиков в данной растворимости в липидах может быть рассчитан с солитонном модели и согласуется с экспериментальными результатами.