神经元活动依赖性的电渗作用及其在类淋巴系统间质液流动中的潜在作用

驱动脑实质内间质液流动的机制仍未得到解决，这限制了我们对液体转运如何促进类淋巴系统废物清除以及更广泛层面的脑代谢和神经元活动的理解。现有基于扩散或压力梯度的理论，无法解释曲折细胞外空间（ECS）中的持续性、定向流动，尤其是在正常生理条件下。本文提出，电渗作用——即由内源性电场作用于带电脑组织所驱动的液体运动——为脑实质内间质液转运提供了一种在生物物理学上自洽的机制，同时还能产生有利于动脉周围流入和静脉周围流出的压力分布。基于由ECS微观结构解剖重建和局部场电位（LFP）记录提供信息的计算模型，我们表明电渗流能够产生符合生理现实的流速，并重现脑状态依赖性的类淋巴转运差异，包括睡眠期间相较于清醒状态所观察到的增强类淋巴流动。一个物理约束的降阶模型（ROM）进一步表明，这些微结构分辨结果能够一致地上尺度到组织水平的转运。此外，电渗流还能够在血管周围界面上诱导定向压力梯度，从而同时促进流入与流出。这一机制提供了一个统一框架，将神经元活动、脑实质流动和腔室压力调控联系起来。相比之下，显著高于生理估计的压力梯度所产生的流速要小得多，且无法解释观察到的转运速率。这些发现填补了类淋巴生理学中的一个重大空白，并表明，通过内源性活动或外部神经调控来调节电场特性，可能成为增强神经系统疾病中溶质清除的治疗策略。

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🏷️ 类淋巴系统 电渗流 间质液流动 神经元活动 局部场电位 计算模型