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Stretching Short Sequences of DNA with Constant Force Axial Optical Tweezers

Single-molecule techniques for stretching DNA of contour lengths  less than a kilobase are fraught with experimental difficulties. However, many ...

University of Michigan 

In base alle correnti di membrana generate da un potenziale di azione in un modello biologicamente realistica di una cellula piramidale, dell&#39;ippocampo all&#39;interno di ratto CA1, eseguiamo un&#39;espansione del momento del campo extracellulare potenziale. Abbiamo scomporre il potenziale in inversa sia momenti classici e dimostrano che questo metodo &egrave; un modo rapido ed efficiente per calcolare il campo extracellulare vicino e lontano dal corpo cellulare. Il potenziale d&#39;azione d&agrave; luogo a un momento di quadrupolo grandi che contribuisce al campo extracellulare fino a distanze di quasi 1 cm. Questo metodo servir&agrave; come punto di partenza in collegamento la microscopica generazione di campi elettrici a livello dei neuroni a macroscopiche osservabili ad esempio il campo locale potenziale.

Analisi del momento dinamico del campo elettrico extracellulare di un neurone spiking biologicamente realistico.

&#x6D3B;&#x52D5;&#x96FB;&#x4F4D;&#x5185;&#x30E9;&#x30C3;&#x30C8; CA1 &#x9310;&#x4F53;, &#x6D77;&#x99AC;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x751F;&#x7269;&#x5B66;&#x7684;&#x306B;&#x73FE;&#x5B9F;&#x7684;&#x306A;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x751F;&#x6210;&#x3055;&#x308C;&#x308B;&#x819C;&#x96FB;&#x6D41;&#x3092;&#x3082;&#x3068;&#x306B;&#x3001;&#x6F5C;&#x5728;&#x7684;&#x306A;&#x7D30;&#x80DE;&#x5916;&#x306E;&#x30D5;&#x30A3;&#x30FC;&#x30EB;&#x30C9;&#x306E;&#x77AC;&#x9593;&#x62E1;&#x5927;&#x3092;&#x5B9F;&#x884C;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x9006;&#x3068;&#x53E4;&#x5178;&#x7684;&#x306A;&#x77AC;&#x9593;&#x306B;&#x6F5C;&#x5728;&#x6027;&#x3092;&#x5206;&#x89E3;&#x3057;&#x3001;&#x3053;&#x306E;&#x30E1;&#x30BD;&#x30C3;&#x30C9;&#x306F;&#x8FD1;&#x304F;&#x3068;&#x9060;&#x304F;&#x304B;&#x3089;&#x7D30;&#x80DE;&#x4F53;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x5916;&#x306E;&#x30D5;&#x30A3;&#x30FC;&#x30EB;&#x30C9;&#x3092;&#x8A08;&#x7B97;&#x3059;&#x308B;&#x8FC5;&#x901F;&#x304B;&#x3064;&#x52B9;&#x7387;&#x7684;&#x306A;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3067;&#x3042;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x793A;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x6D3B;&#x52D5;&#x96FB;&#x4F4D;&#x4E0A;&#x6607;&#x306F;&#x307B;&#x307C; 1 cm &#x306E;&#x8DDD;&#x96E2;&#x307E;&#x3067;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x5916;&#x306E;&#x5206;&#x91CE;&#x306B;&#x8CA2;&#x732E;&#x3059;&#x308B;&#x5927;&#x578B;&#x56DB;&#x91CD;&#x6975;&#x30E2;&#x30FC;&#x30E1;&#x30F3;&#x30C8;&#x306B;&#x4E0E;&#x3048;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x30E1;&#x30BD;&#x30C3;&#x30C9;&#x306F;&#x3001;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E;&#x30EC;&#x30D9;&#x30EB;&#x3067;&#x306E;&#x96FB;&#x5834;&#x306E;&#x5FAE;&#x8996;&#x7684;&#x4E16;&#x4EE3;&#x5DE8;&#x8996;&#x7684;&#x6975;&#x91CF;&#x6F5C;&#x5728;&#x7684;&#x306A;&#x30ED;&#x30FC;&#x30AB;&#x30EB; &#x30D5;&#x30A3;&#x30FC;&#x30EB;&#x30C9;&#x306A;&#x3069;&#x3092;&#x63A5;&#x7D9A;&#x3059;&#x308B;&#x306B;&#x306F;&#x3001;&#x51FA;&#x767A;&#x70B9;&#x3068;&#x3057;&#x3066;&#x6A5F;&#x80FD;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x73FE;&#x5B9F;&#x7684;&#x306A;&#x751F;&#x7269;&#x5B66;&#x7684;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x5916;&#x306E;&#x96FB;&#x5834;&#x306E;&#x52D5;&#x7684;&#x30E2;&#x30FC;&#x30E1;&#x30F3;&#x30C8;&#x89E3;&#x6790;&#x3002;

&#xC0DD;&#xBB3C;&#xD559;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xD604;&#xC2E4;&#xC801;&#xC778; &#xBAA8;&#xB378; &#xB0B4;&#xC758; &#xC950; CA1 &#xD53C;&#xB77C;&#xBBF8;&#xB4DC;, hippocampal &#xC140;&#xC758; &#xD65C;&#xB3D9; &#xC804;&#xC704;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xC0DD;&#xC131; &#xB41C; &#xBA64;&#xBE0C;&#xB808;&#xC778; &#xC804;&#xB958;&#xC5D0; &#xB530;&#xB77C; &#xC7A0;&#xC7AC;&#xC801;&#xC778; &#xC138;&#xD3EC; &#xC678; &#xD544;&#xB4DC;&#xC758; &#xC21C;&#xAC04; &#xD655;&#xC7A5;&#xC744; &#xC218;&#xD589; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC; &#xC5ED;&#xACFC; &#xACE0;&#xC804;&#xC801;&#xC778; &#xC21C;&#xAC04; &#xC7A0;&#xC7AC;&#xB825;&#xC744; &#xBD84;&#xD574; &#xD558; &#xACE0;&#xC774; &#xBC29;&#xBC95;&#xC740; &#xADFC;&#xCC98; &#xACE0; &#xC140; &#xBC14;&#xB514;&#xAE4C;&#xC9C0; &#xC138;&#xD3EC; &#xC678; &#xD544;&#xB4DC; &#xACC4;&#xC0B0;&#xC744; &#xC2E0;&#xC18D; &#xD558; &#xACE0; &#xD6A8;&#xC728;&#xC801;&#xC778; &#xBC29;&#xBC95;&#xC744; &#xBCF4;&#xC5EC;&#xC90D;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xD65C;&#xB3D9; &#xC804;&#xC704; &#xAC70;&#xC758; 1 &#x339D;&#xC758; &#xAC70;&#xB9AC;&#xAE4C;&#xC9C0; &#xC138;&#xD3EC; &#xC678; &#xBD84;&#xC57C;&#xC5D0; &#xAE30;&#xC5EC; &#xD558;&#xB294; &#xD070; quadrupole &#xC21C;&#xAC04;&#xC5D0; &#xC0C1;&#xC2B9;&#xC744; &#xC81C;&#xACF5; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774; &#xBC29;&#xBC95;&#xC740; &#xB85C;&#xCEEC; &#xD544;&#xB4DC; &#xAC00;&#xB2A5;&#xC131; &#xB4F1; &#xAC70;&#xC2DC;&#xC801;&#xC778; &#xAD00;&#xCC30; &#xAC00;&#xB2A5; &#xAC1C;&#xCCB4;&#xC5D0; &#xC5F0;&#xACB0; &#xD558;&#xB294; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC138;&#xD3EC;&#xC758; &#xC218;&#xC900;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC804;&#xAE30; &#xBD84;&#xC57C;&#xC758; &#xBBF8;&#xC138;&#xD55C; &#xC138;&#xB300;&#xC758; &#xCD9C;&#xBC1C;&#xC810;&#xC774; &#xB420; &#xAC83;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xC0DD;&#xBB3C;&#xD559;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xD604;&#xC2E4;&#xC801;&#xC778; &#xC2A4;&#xD30C;&#xC774;&#xD06C; &#xB274;&#xB7F0;&#xC758; &#xC138;&#xD3EC; &#xC678; &#xC804;&#xAE30; &#xBD84;&#xC57C;&#xC758; &#xC5ED;&#xB3D9;&#xC801;&#xC778; &#xC21C;&#xAC04; &#xBD84;&#xC11D;.

Basado en las corrientes de membrana generadas por un potencial de acci&oacute;n en un modelo biol&oacute;gico realista de una celda piramidal, hipocampo de rata CA1, realizamos una expansi&oacute;n del momento del campo extracelular potencial. Que descomponen el potencial en inverso y momentos cl&aacute;sicos y demuestran que este m&eacute;todo es una manera r&aacute;pida y eficiente para calcular el campo extracelular cerca y lejos del cuerpo de la c&eacute;lula. El potencial de acci&oacute;n da lugar a un momento de cuadrupolo grande que contribuye al campo extracelular hasta distancias de casi 1 cm. Este m&eacute;todo servir&aacute; como punto de partida al conectar la generaci&oacute;n microsc&oacute;pica de campos el&eacute;ctricos a nivel de neuronas macrosc&oacute;picas observables como el potencial de campo local.

An&aacute;lisis din&aacute;mico de momento el extracelular campo el&eacute;ctrico de una neurona clavaba biol&oacute;gicamente realista.

&#x6211;&#x4EEC;&#x57FA;&#x4E8E;&#x819C;&#x7535;&#x6D41;&#x4EA7;&#x751F;&#x52A8;&#x4F5C;&#x7535;&#x4F4D;&#x7684;&#x751F;&#x7269;&#x73B0;&#x5B9E;&#x7684;&#x6A21;&#x578B;&#x5185;&#x5927;&#x9F20; CA1, &#x9525;&#x4F53;&#x3001; &#x6D77;&#x9A6C;&#x7684;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#xFF0C;&#x6267;&#x884C;&#x6F5C;&#x5728;&#x7684;&#x80DE;&#x5916;&#x5B57;&#x6BB5;&#x7684;&#x65F6;&#x523B;&#x6269;&#x5C55;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x5C06;&#x53EF;&#x80FD;&#x5206;&#x89E3;&#x4E3A;&#x9006;&#x53CA;&#x7ECF;&#x5178;&#x65F6;&#x523B;&#xFF0C;&#x5E76;&#x663E;&#x793A;&#x6B64;&#x65B9;&#x6CD5;&#x662F;&#x5FEB;&#x901F;&#x548C;&#x9AD8;&#x6548;&#x7684;&#x65B9;&#x5F0F;&#x6765;&#x8BA1;&#x7B97;&#x80DE;&#x5916;&#x7684;&#x9886;&#x57DF;&#x9644;&#x8FD1;&#x548C;&#x7EC6;&#x80DE;&#x4F53;&#x4E0D;&#x3002;&#x52A8;&#x4F5C;&#x7535;&#x4F4D;&#x5F15;&#x8D77;&#x5230;&#x5927;&#x56DB;&#x6781;&#x77E9;&#xFF0C;&#x51E0;&#x4E4E; 1 &#x5398;&#x7C73;&#x7684;&#x8DDD;&#x79BB;&#xFF0C;&#x7531;&#x80DE;&#x5916;&#x9886;&#x57DF;&#x4F5C;&#x51FA;&#x8D21;&#x732E;&#x3002;&#x6B64;&#x65B9;&#x6CD5;&#x5C06;&#x4F5C;&#x4E3A;&#x8FDE;&#x63A5;&#x7EA7;&#x522B;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x7535;&#x573A;&#x7684;&#x5FAE;&#x89C2;&#x4EE3;&#x5230;&#x5B8F;&#x89C2;&#x53EF;&#x89C2;&#x6D4B;&#x5BF9;&#x8C61;&#x5982;&#x6F5C;&#x5728;&#x7684;&#x672C;&#x5730;&#x5B57;&#x6BB5;&#x4E2D;&#x7684;&#x8D77;&#x59CB;&#x70B9;&#x3002;

&#x80DE;&#x5916;&#x7535;&#x573A;&#x7684;&#x751F;&#x7269;&#x73B0;&#x5B9E;&#x7684;&#x6263;&#x7403;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x52A8;&#x6001;&#x529B;&#x77E9;&#x5206;&#x6790;&#x3002;

Based on the membrane currents generated by an action potential in a biologically realistic model of a pyramidal, hippocampal cell within rat CA1, we perform a moment expansion of the extracellular field potential. We decompose the potential into both inverse and classical moments and show that this method is a rapid and efficient way to calculate the extracellular field both near and far from the cell body. The action potential gives rise to a large quadrupole moment that contributes to the extracellular field up to distances of almost 1 cm. This method will serve as a starting point in connecting the microscopic generation of electric fields at the level of neurons to macroscopic observables such as the local field potential.

Dynamic moment analysis of the extracellular electric field of a biologically realistic spiking neuron.

Bas&eacute; sur les courants de membrane g&eacute;n&eacute;r&eacute;s par un potentiel d&#39;action dans un mod&egrave;le r&eacute;aliste sur le plan biologique d&#39;une cellule pyramidale, hippocampe de rat CA1, nous proc&eacute;dons &agrave; une expansion du moment du domaine extracellulaire potentiel. Nous d&eacute;composer le potentiel en inverse tant de moments classiques et montrent que cette m&eacute;thode est un moyen rapid et efficace pour calculer le domaine extracellulaire de pr&egrave;s et de loin le corps cellulaire. Le potentiel d&#39;action donne lieu &agrave; un moment quadrupolaire importante qui contribue au domaine extracellulaire jusqu&#39;&agrave; des distances de pr&egrave;s de 1 cm. Cette m&eacute;thode servira de point de d&eacute;part en connectant la g&eacute;n&eacute;ration microscopique de champs &eacute;lectriques au niveau des neurones &agrave; macroscopiques observables telles que le potentiel de champ local.

Analyse dynamique moment du champ &eacute;lectrique d&#39;un neurone de fortification biologiquement r&eacute;aliste extracellulaire.

Auf der Grundlage der Membran-Str&ouml;mungen, die durch ein Aktionspotential in einem biologisch realistischen Modell einer pyramidenf&ouml;rmigen, hippocampal Zelle innerhalb der Ratte CA1 generiert, f&uuml;hren wir eine Augenblick-Erweiterung des potenziellen extrazellul&auml;re. Wir zerlegen das Potenzial in Inverse und klassische Momente und zeigen, dass diese Methode eine schnelle und effiziente M&ouml;glichkeit zum Berechnen der extrazellul&auml;ren Bereich sowohl nahe als auch weit von Zellk&ouml;rper. Das Aktionspotential entsteht eine gro&szlig;e Quadrupolmoment, die zur extrazellul&auml;ren Bereich bis zu Entfernungen von fast 1 cm beitr&auml;gt. Diese Methode wird als Ausgangspunkt beim Anschlie&szlig;en der mikroskopischen Generation von elektrischen Feldern auf der Ebene der Neuronen an makroskopischen Observablen wie das lokale Feld potenzielle dienen.

Joshua N. Milstein

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