Обычно говорят, что электрическая стимуляция стимулирует нейроны в такой-то области. Но это не совсем так.

При типичной электрической микростимуляции в первую очередь активируются аксоны, а не тела нейронов (Nowak, Bullier, 1998; McIntyre, Grill, 2000).

Причина в том, что у аксонов ниже порог возбуждения из-за того, что у них высокая плотность потенциал-зависимых Na⁺-каналов, подходящая геометрия и особенности распределения тока (Nowak, Bullier, 1998; McIntyre, Grill, 2000).

Внеклеточный ток от микроэлектрода эффективнее создаёт деполяризацию на аксонах, терминалях и начальном сегменте аксона (McIntyre, Grill, 2000; Radivojevic et al., 2016). Это аксоны локальных нейронов и аксоны, проходящие через область (Histed et al., 2009; Griffin et al., 2011).

Тела нейронов тоже могут активироваться напрямую, но обычно для этого нужно, чтобы электрод был очень близко, а ток был достаточно сильным (Radivojevic et al., 2016). Кроме того, нейроны могут активироваться через синапсы возбуждённых аксонов (Histed et al., 2009).

В целом, микростимуляция активирует нейронную сеть через преимущественное возбуждение аксонов (Nowak, Bullier, 1998; Histed et al., 2009).

Литература

Nowak LG, Bullier J. (1998). Axons, but not cell bodies, are activated by electrical stimulation in cortical gray matter. I. Evidence from chronaxie measurements. Exp Brain Res 118:477–488

McIntyre CC, Grill WM. (2000). Selective microstimulation of central nervous system neurons. Ann Biomed Eng 28(3):219–233

Histed MH, Bonin V, Reid RC. (2009). Direct activation of sparse, distributed populations of cortical neurons by electrical microstimulation. Neuron 63(4):508–522

Radivojevic M et al. (2016). Electrical identification and selective microstimulation of neuronal compartments. Sci Rep 6:31523

Griffin DM, Hudson HM, Belhaj-Saif A, Cheney PD. (2011). Hijacking cortical motor output with repetitive microstimulation. J Neurosci 31(37):13088–13096.