神經電生理的難題－－雜訊！

Abstract

神經細胞的膜電位可以用微電極量測出。所謂的「電極」，其實只是一根尖端裸露而其餘部分有絕緣的導線。不過由於我們所記錄的對象為直徑僅50 到100 微米左右的細胞，因此電極的直徑需盡量纖細，以求能盡量靠近細胞甚至插入細胞內記錄，所以這些纖細的記錄電極就稱為「微電極」。一般記錄膜電位的方式有細胞內記錄及細胞外記錄兩種。在活體動物身上實驗最常用的是細胞外記錄，亦即是把電極的記錄端與參考端都置放在細胞外面，只是將電極的記錄端盡量靠近細胞膜。 ??? 細胞外記錄主要取得的訊號並非真正的膜電位之值，其只能偵測膜電位變化時所帶動膜外側的局部電位變化。因此即便電極很靠近細胞膜，其?仍較胞內記錄為小。事實上，胞外記錄的電極能靠近欲記錄細胞的距離有限，因為如果太靠近的話，就可能因為無法控制的些微振動而傷害細胞。也因為如此，電極與欲記錄的細胞間就須有點距離，這段距離造成記錄電極通常會再收到附近其他細胞所發出的電位訊號，而且所記錄到的訊號強度也會減小。這對研究者而言是個麻煩，因為這意味著需要更複雜的訊號處理程序。動作電位本來就是幾十毫伏特的微小訊號，而胞外記錄所得的訊號並非這個橫跨膜兩測的幾十毫伏特，而是更小的膜外側之局部電位差，其所得之訊號可能降到不足1 毫伏特。因此在訊號擷取及傳輸的過程中，極易受許多未知來源的電磁雜訊干擾，這些干擾輕則扭曲動作電位漲落的波形，嚴重的可能蓋過動作電位的訊息。??? ??? 本次演講的主要目的就是介紹這些雜訊的特性、目前以硬體或數學處理這些雜訊的方法，以及一些尚未被克服的雜訊處理問題。也期待，將來統計學家們能幫我們解決這些對神經科學來說，很重要的技術難題！