¿Por qué la medición extracelular de los potenciales de acción es tan diferente de la intracelular?

Voy a duplicar principalmente mi respuesta a otra pregunta Amplitud de las señales neuronales ya que es exactamente igual a esta, pero no tiene votos a favor, por lo que no puedo votar como duplicado. Una vez que obtenga un voto positivo en cualquiera de los lugares, votaré para cerrar el otro.

En la primera figura, esos voltajes se refieren a la diferencia entre el interior y el exterior de la celda (es decir, -70 mV significa que la celda es 70 mV más negativa que el exterior).

Es imposible medir esa diferencia de potencial desde el exterior de una celda. Cuando realiza un registro extracelular, como en la segunda figura, mide las diferencias espaciales en las concentraciones de iones que se producen debido a los iones que entran y salen de las células. Por ejemplo, cuando una célula dispara un potencial de acción, muchos iones positivos fluyen hacia la célula; esto hace que el área alrededor de la celda sea un poco más negativa que un área más alejada. La magnitud de este potencial medido depende en gran medida de su configuración de registro, el tipo de señal que está registrando (es decir, actividad de población o solo una sola célula; corrientes sinápticas versus potenciales de acción), qué tan cerca está su electrodo de la señal que está registrando , y dónde está su tierra (o la posición de ambos electrodos si está haciendo una grabación bipolar).

Además, en esta segunda grabación, el voltaje se invierte (es decir, el electrodo cercano a la celda se toma como tierra), o en realidad está midiendo corrientes de retorno en las dendritas de la celda; de lo contrario, el potencial de acción estaría en la polaridad opuesta (primero hacia abajo, luego hacia arriba) en comparación con el interior de la célula.

Aunque varía, en la mayoría de los casos las señales que registra extracelularmente son del orden de microvoltios a un par de voltios.

Por último, en la cita a la que hace referencia, la línea anterior era:

La distorsión armónica total (THD) de nuestro amplificador se mantiene por debajo del 1 % para señales de entrada inferiores a 7,3 mV de pico a pico.

Ese artículo describe un sistema amplificador para grabar extracelularmente (potencialmente para una interfaz cerebro-máquina). Están diciendo que un tipo de ruido distorsionador no es un problema en su amplificador a los voltajes de entrada que esperaría en una grabación extracelular de picos o potenciales de campo locales, que de hecho normalmente serían menos de 5 mV. Este amplificador no sería adecuado para grabar intracelularmente .