1. Fast Sodium Current（快速钠电流，I_Na,f）
核心定义
电压门控钠通道（Voltage-Gated Sodium Channels, VGSCs，如Nav1.1、Nav1.6亚型）快速激活与失活产生的内向电流，是神经元动作电位（AP）上升相的核心驱动力。
电生理特性
- 激活阈值：膜电位去极化至 -55~-50 mV 时快速激活；
- 动力学：激活时间常数（τ_act）< 1 ms，失活时间常数（τ_inact）≈ 1~5 ms（毫秒级快速失活）；
- 离子选择性：对 Na⁺ 高度通透（通透性是 K⁺ 的 ~12 倍），单次激活可引发膜电位快速去极化（上升相斜率 > 100 V/s）。
生理功能
- 触发视觉皮层神经元的动作电位（如椎体细胞接收视觉信号后快速产生 AP）；
- 保证神经信号的快速传导（视觉通路中信号传递速度依赖 I_Na,f 的激活效率）。
研究关联
- 电磁刺激（如经颅电刺激 tES）可通过调制膜电位，改变 I_Na,f 的激活阈值，进而影响视觉皮层神经元的放电同步性；
- 视觉皮层神经元的 Nav1.6 亚型高表达，其 I_Na,f 特性决定了神经元对高频视觉刺激的响应速度。
2. Persistent Sodium Current（持续性钠电流，I_Na,p）
核心定义
电压门控钠通道（主要为 Nav1.6、Nav1.9 亚型）缓慢失活或不完全失活产生的低幅度、持续性内向电流，存在于动作电位阈下及复极化阶段。
电生理特性
- 激活阈值 ：比 I_Na,f 更负（-65-60 mV），接近静息膜电位；
- 动力学：激活缓慢（τ_act ≈ 5~10 ms），失活极慢（τ_inact ≈ 100~1000 ms），甚至部分通道无失活（持续开放）；
- 电流幅度：仅为 I_Na,f 的 1%~5%（pA 级别），但持续时间长。
生理功能
- 维持视觉皮层神经元的阈下膜电位振荡（如 40 Hz 伽马振荡，参与视觉信息整合）；
- 降低动作电位发放阈值，增强神经元的兴奋性（如在视觉刺激弱信号时，I_Na,p 可辅助触发 AP）；
- 调节神经元的放电模式（如从单次放电转为爆发式放电，影响视觉信号的编码方式）。
研究关联
- 低频经颅交流电刺激（tACS）可调控 I_Na,p 的持续时间，进而影响视觉皮层的振荡同步性；
- 病理性 I_Na,p 增强可能导致视觉皮层过度兴奋（如癫痫模型中），电磁干预可靶向抑制该电流以恢复平衡。
3. Slow Potassium Current（慢速钾电流，I_K,s）
核心定义
电压门控钾通道（如 Kv7 家族、BK 通道亚型）缓慢激活产生的外向电流，主要参与动作电位复极化后期及后超极化（AHP）过程。
电生理特性
- 激活阈值 ：-40-30 mV（需较强去极化激活）；
- 动力学：激活缓慢（τ_act ≈ 10~50 ms），失活也慢（τ_inact ≈ 100~500 ms），持续时间长于 I_Na,f；
- 离子选择性：对 K⁺ 高度通透，电流方向为外向（K⁺ 外流），导致膜电位复极化。
生理功能
- 延长视觉皮层神经元的动作电位时程（APD），调节放电频率（如通过增强 I_K,s 减少高频放电，避免神经元过度兴奋）；
- 参与后超极化（AHP）的形成，限制短时间内重复放电，保证视觉信号的精准编码（如区分不同强度的光线刺激）；
- 稳定静息膜电位，防止膜电位过度去极化。
研究关联
- 视觉皮层的椎体细胞中，I_K,s 与 I_Na,p 协同调控膜电位振荡频率，电磁刺激可通过改变膜电位梯度影响 I_K,s 的激活效率；
- 老龄化或神经退行性疾病中，I_K,s 减弱可能导致视觉神经元放电异常，电磁干预可靶向增强该电流以改善信号编码。
4. Leak Current（漏电流，I_leak）
核心定义
非门控离子通道（如漏钾通道 K2P 家族、非选择性阳离子通道）介导的持续性跨膜电流，不依赖膜电位变化，是维持静息膜电位的基础。
电生理特性
- 门控特性：非电压依赖性，持续开放（无激活/失活过程）；
- 离子选择性：主要为 K⁺ 外流（占比 > 80%），少量 Na⁺ 和 Cl⁻ 内流，整体表现为外向电流；
- 电流幅度：极低（nA~pA 级别），但持续存在，决定神经元的输入电阻（R_in）。
生理功能
- 维持视觉皮层神经元的静息膜电位（~-70 mV），为动作电位的产生提供基础；
- 调节神经元的输入电阻（I_leak 越小，R_in 越大，神经元对微弱视觉信号越敏感）；
- 稳定膜电位，防止因离子蓄积导致的膜电位漂移。
研究关联
- 漏电流的大小直接影响神经元对电磁刺激的敏感性（R_in 越大，电刺激引发的膜电位变化越显著）；
- 视觉皮层的抑制性中间神经元（如 GABA 能神经元）漏电流特性与椎体细胞不同，可能是电磁刺激选择性调控不同神经元类型的机制之一。
关键特性对比表
| 电流类型 | 离子通道基础 | 动力学特性 | 核心功能 | 与视觉皮层研究的关联 |
|---|---|---|---|---|
| 快速钠电流（I_Na,f） | Nav1.1/1.6（VGSCs） | 快速激活/失活（ms级） | 触发动作电位、快速信号传导 | 影响视觉信号传递速度，tES 阈值调控 |
| 持续性钠电流（I_Na,p） | Nav1.6/1.9（VGSCs） | 缓慢激活/不完全失活 | 阈下振荡、增强兴奋性 | 调控视觉信息整合（伽马振荡） |
| 慢速钾电流（I_K,s） | Kv7/BK（VGPCs） | 缓慢激活/失活 | 复极化、调节放电频率 | 稳定视觉神经元放电模式 |
| 漏电流（I_leak） | K2P/非选择性通道 | 非门控、持续开放 | 维持静息膜电位、调节输入电阻 | 决定电磁刺激敏感性 |
科研应用提示（适配神经科学×电磁学交叉研究）
- 电磁刺激靶点：I_Na,p 和 I_leak 是经颅电刺激（tES）的主要靶点------前者可通过低频交流电调控振荡同步性，后者可通过改变膜电阻增强刺激效果；
- 视觉皮层特异性：椎体细胞的 I_Na,f/I_K,s 比值更高，而抑制性中间神经元的 I_leak 更显著，可通过电磁参数优化（如频率、强度）实现细胞类型选择性调控；
- 测量技术：膜片钳技术（全细胞模式）可直接记录这些电流，结合电磁刺激装置（如贴片电极刺激）可量化电流对电磁场的响应特性。