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World File Search System动作电位
人类大脑皮层的计算功耗不到 0.2 瓦，但考虑到通信成本，这种巨大的功耗却是最佳的
达尔文进化论倾向于产生节能的结果。另一方面，能量限制了计算，无论是神经和概率计算，还是数字和逻辑计算。在建立节能观点之后，我们定义计算并构建一个可优化的能量约束计算函数。该函数意味着 ATP 消耗过程之间的特定区分，尤其是计算本身与动作电位和其他通信成本。因此，这里对 ATP 消耗的划分与早期工作不同。计算的 bits/J 优化需要对人脑进行能量审计。划分和审计显示，大脑皮层计算消耗 0.2 瓦 ATP，而长距离通信成本却是大脑的 20 倍多，而不是使用经常被引用的 20 瓦葡萄糖（1、2）。bits/joule 计算优化意味着瞬时信息速率超过 7 bit/sec/神经元。
电压忆阻器
脑机接口（BCI）可以建立大脑与外部设备之间的信息交互，从而实现对活体生物组织行为的有效控制和协调，最终实现生物智能与人工智能的完美融合。[1,2]大脑作为神经系统中最高级的部分，在多维信息处理、智能计算与决策方面具有极高的效率和极低的功耗，这主要归功于神经元之间复杂的连接。[3–7]作为大脑计算引擎的神经元通过突触紧密连接（图1 a）。在生物突触中，传递到突触前神经元的神经电刺激（动作电位）导致电压门控Ca 2 +通道的开放，导致Ca 2 +离子内流，进而诱导胞吐的发生，促进神经递质的释放到突触间隙。来自突触间隙的神经递质在突触后质膜被NMDA和AMPA受体/离子通道接收，导致离子通道的开放或关闭，最终离子内流进入突触后神经元并建立突触后电位，这表明该过程在调节突触后细胞膜电导和膜电位的快速变化中起着重要作用（图1b）。[2,7–9]在此过程中，产生动作电位时膜电位的变化可分为静息、去极化、复极化和超极化四个阶段，如图1c和表1所示。如我们所见，生物系统的实际工作电压要求约为50–120 mV（生物电压）。 [10,11] 另一方面，基于与生物神经系统高度相似的忆阻器的类脑神经形态器件研究取得了重要进展，从根本上突破了冯·诺依曼瓶颈，真正实现了存储与计算的一体化。值得注意的是，受到生物大脑高效计算、低功耗的启发，忆阻器的工作电压与生物系统所需的生物电压相匹配，可以高效地处理复杂信息并进行进一步决策，为与生命体的连接和通信奠定基础。
神经传递：神经递质、通道和转运体的介绍 Blanton 幻灯片 1（标题幻灯片 1）：下午好，您可能还记得
神经传递：神经递质、通道和转运蛋白简介 Blanton 幻灯片 1（标题幻灯片 1）：下午好，您可能还记得，上一节课我讲了非甾体抗炎药，但以防万一，请允许我重新介绍一下自己，我叫 Michael Blanton，是药理学和神经科学系的教授。今天，我将对神经传递进行一般性介绍，重点介绍通道和转运蛋白的多样性、结构和功能。在接下来的一个小时里，Josh Lawrence 博士将对神经传递进行回顾，重点介绍膜电位、动作电位以及突触可塑性。我将介绍的材料在 Purves 神经科学教科书（神经科学第 5 版，Dale Purves 等人，2012 年）的第 4 章和第 6 章中介绍，事实上，我将使用的大多数幻灯片都直接来自教科书。话虽如此，您可能还记得我的 NSAID 讲座，我已经写下了我的讲稿，这应该可以在 Sakai 上找到。因此，要学习我的材料，我会先阅读神经科学教科书中的两章，然后将大部分时间集中在我的 ppt 和讲稿上。通道和转运蛋白当然是神经生理学和突触传递的关键因素，大多数中枢神经系统药物都针对这些蛋白质。但是，让我尝试通过一个例子来说明为什么我认为让您充分了解这些参与者如此重要：幻灯片 2：GABA ARA 氯离子传导配体门控离子通道：γ-氨基丁酸或 GABA 是中枢神经系统的主要抑制性神经递质，而 GABA A 受体是许多重要药物的主要靶点 - 示例 1：当我在下一个小时给您讲授全身麻醉药时，一致的看法是，全身麻醉药（丙泊酚、异氟烷、依托咪酯等）的大部分效果是通过它们对 GABA AR 的作用介导的，GABA AR 是一种氯离子传导配体门控离子通道。氯离子进入神经元的运动使膜超极化，使兴奋电流更难导致动作电位；
ERG 钾通道和 T 型钙通道参与斑马鱼幼虫的起搏器和房室传导
摘要 目的：心动过缓是由于心脏自律性受抑制、复极化延长或传导减慢所致。ERG 通道介导心脏动作电位中的复极化电流 I Kr，而 T 型钙通道 (TTCC) 参与哺乳动物的窦房起搏点和房室传导。斑马鱼已成为人类心脏电生理学和疾病的宝贵研究模型。在这里，我们研究了 ERG 通道和 TTCC 对斑马鱼幼虫起搏点和房室传导的贡献，并确定了引起房室传导阻滞的机制。方法：在心脏中表达比率荧光 Ca 2 + 生物传感器的斑马鱼幼虫用于测量体内跳动心脏的 Ca 2 + 水平和节律，同时测量收缩和血流动力学。房室延迟（心房和心室 Ca 2 +瞬变开始之间的时间）用于测量脉冲传导速度，并区分慢传导
新兴穿透神经电极
穿透神经电极通过对单个动作电位进行时间分辨的电检测，提供了一种强大的方法来解读大脑回路。这种独特的能力对基础和转化神经科学做出了巨大贡献，既使我们能够从根本上理解大脑功能，又可以应用人体假肢来恢复关键的感觉和运动。然而，传统方法受到可用传感通道数量稀少和长期植入效果不佳的限制。记录寿命和可扩展性已成为新兴技术中最受追捧的改进。在这篇评论中，我们讨论了过去 5-10 年的技术进步，这些进步使得比以往任何时候都更大规模、更详细、更持久地记录工作中的神经回路成为可能。我们介绍了穿透电极技术的最新进展，展示了它们在动物模型和人类中的应用，并概述了推动未来技术发展的基本设计原则和考虑因素。
详细详细的患者特异性闭环建模
我们提出了一个基于患者特定几何形状的全心 - 培根相互作用的解剖学详细计算闭环模型。整个心脏模型包括组织各向异性和快速传导系统模拟动作电位沿着牙室节点和His-Purkinje传导系统。我们将整个心脏模型与双室性起搏器模型耦合在一起，该模型处理由心脏模型模拟的心房和心室电图，并相干地产生起搏刺激。我们全心模型中的去极化和复极序列与健康和病理方案中的临床数据相干。此外，我们的结果表明，闭环模型可以在临床相关的情况（例如无尽的循环心动过速叛乱）中模仿心脏起搏器的相互作用。因此，我们的闭环系统提供了一个有希望的患者特异性环境，用于研究心脏组织与刺激装置之间的相互作用。
在 0.18 中订购用于生物电信号的 delta‐sigma 调制器...
摘要：本文介绍了一种基于二阶 delta-sigma 调制器的紧凑型低功耗 CMOS 生物电信号读出电路。该转换器使用电压控制的基于振荡器的量化器，通过单个无运算放大器的积分器和最少的模拟电路实现二阶噪声整形。已经使用 0.18 µ m CMOS 技术实现了原型，其中包括相同调制器拓扑的两种不同变体。主调制器已针对 300 Hz–6 kHz 频段的低噪声神经动作电位检测进行了优化，输入参考噪声为 5.0 µ V rms ，占地面积为 0.0045 mm 2 。另一种配置具有更大的输入级以降低低频噪声，在 1 Hz–10 kHz 频段实现 8.7 µ V rms ，占地面积为 0.006 mm 2 。调制器电压为 1.8 V，预计功耗为 3.5 µ W。
用于记录人脑的灵活、可扩展、高通道数立体电极
在过去十年中，立体定向放置电极已经成为针对多种神经和精神疾病进行深部脑记录和刺激的黄金标准。然而，目前的电极在空间分辨率和记录小群体神经元（更不用说单个神经元）的能力方面有限。在这里，我们报告了一种创新的、可定制的、单片集成的人体级灵活深度电极，它能够记录多达 128 个通道，并能够记录脑组织 10 厘米深度。这种薄的、探针引导的深度电极能够记录局部场电位和单个神经元活动（动作电位），并已在不同物种中得到验证。该设备代表了制造和设计方法的进步，扩展了临床神经病学主流技术的功能。
生物电是定量方法解决方案手册
通过许多研究人员的精确实验研究，电生理学的研究取得了重大进展。该领域也通过将这些实验与基于电磁理论，电化学和其他基本概念的数学描述相结合来提出。本教科书提供了电生理学的定量介绍，首先是第1章中必要数学的摘要。第二章提供了导电媒体中电场和当前流量的简洁概述，从物理科学和工程原理中借鉴了生物学应用。随后的六章构成了本文的核心材料。第3章介绍了如何在膜之间存在电压和电流，以及如何使用Nernst – Planck方程进行评估。第4章讨论了膜通道，这对于细胞兴奋性至关重要，而第5章检查了产生动作电位的膜电压变化的时间过程。第6章涵盖了动作电位向下纤维的传播，并且在第7章中对心脏起搏器中使用的人工刺激的反应进行了处理。最后，第8章描述了这些活性过程在周围细胞外空间中产生的电压和电流。以前的版本因其对电生理主题的全面报道而受到赞扬，包括细胞膜的电性能，动作电位，电缆理论，神经肌肉连接，细胞外场和心脏电生理学。**传记** Robert Plonsey是生物医学工程专家，目前是杜克大学名誉教授。他拥有著名机构的多个学位，包括加利福尼亚大学（1955年）的电气工程博士学位和斯洛伐克科学学院的技术科学博士（1995年）。在他的整个职业生涯中，他曾在凯斯西部储备大学（1976-1980）和杜克大学（1968-1983）的教授担任生物医学工程主席。**奖项和赞誉** Plonsey对生物医学工程的贡献已通过许多奖项得到认可： *美国科学进步协会会员 * William Morlock Award * William Morlock Award（1979年） *百年纪念奖章（1984）（1984年）在IEEE IEEE Ingineering获得IEEE MEDIC SORICED的IEEE ENGINEERIG （1997年）获得了国际生理与工程医学科学联盟 * Theo Pilkington杰出教育家奖（2005年） *杰出服务奖（生物医学工程科学，2004年）**当前工作** Roger C. Barr是杜克大学生物医学工程和培养科副教授。他曾担任生物医学工程系和医学与生物学协会IEEE工程副总裁兼总裁。Barr获得了杜克大学学者奖（1991年），并撰写了100多个有关生物电论的研究论文。**文本简介**提供的文本是电生理学的简介，重点是定量方法。本书涵盖了电场的各个方面和在生物环境中的电流流动，包括膜电压，动作电位，传播，人工刺激反应以及细胞外电压/电流产生。随后的章节探讨了心脏和神经电生理学，以及膜生物物理学的最新发展。电生理学领域通过许多研究人员进行的各种实验研究的结合，从而取得了重大进步。此外，准确的理论概念和数学描述的发展统一了许多实验观察，为应对各种电生理挑战提供了坚实的基础。此外，采用向量和矢量演算，大大简化了本书中介绍的几个主题的数学公式。本章深入研究向量和标量的基本面，以及代数操作，例如应用于向量的添加和乘法。它还对梯度和差异概念进行了深入的评论，因为它们经常遇到。
学习目标简介脑电图的生物物理基础
EEG 的生物物理基础 人脑含有大约 1000 亿个神经元。神经元表现出膜电位的特征性变化，并根据通过离子通道的跨膜离子电流的活动激发动作电位。这些离子电位可以通过细胞内记录来记录，其中记录电极刺穿细胞膜并测量细胞内和细胞外电位之间的差异。这些离子电流还会导致产生具有偶极矩的细胞外偶极子，从而在附近产生电场和磁场。单个神经元产生的电场太弱，无法从头皮表面记录下来。电场通过细胞外液中的体积传导过程传输。体积传导过程具有频谱低通性质（图 1）——与低频膜电位振荡相比，高频活动衰减更多。因此，在头皮水平记录的脑电图代表了膜电位的低频振荡——底层神经元发生器的兴奋性突触后电位 (EPSP) 和抑制性突触后电位 (IPSP)。体积传导允许电