Elektroneutralitetsantagandet

Elektroneutralitetsantagandet är en förenklande postulat inom fysikalisk kemi och biologi som säger att den bulkiga kroppsvätskans nettoladdning är nära noll. Det innebär att positiva och negativa joner i den aktuella vätskan i stort sett balanserar varandra, så att eventuella lokala laddningsofördelningar ligger inom mycket tunna områden nära membranesynpunkter.

Anledningen till antagandet är att Debye-längden i fysiologiska lösningar är mycket kort (på ordningsnivå nanometer). Därför uppstår och avlägsnas elektriska fält och laddningar mycket snabbt jämfört med de tider och längder som dominerar i större vävnadsstrukturer, vilket gör bulkvätskan praktiskt elektroneutral under normala förhållanden.

I modellering av jontransport och elektriska fält används elektroneutralitetsantagandet för att förenkla ekvationerna. Istället för att lösa Poissons ekvation för den elektriska potentialen används ofta en kontinuitets- och konduktivitetstypning där ström J kopplas till potentialgradienten via Ohms lag J = -σ ∇Φ, och ofta ∇·(σ ∇Φ) ≈ 0 i steady state. Detta möjliggör enklare beskrivningar av exempelvis extracellulära fält i hjärnvävnad eller volymkonduktor-modeller, utan att behöva hantera tunna elektriska dubbelskikt.

Begränsningar finns där elektromotoriska krafter skapar synlig laddningsseparation inom små skikt nära membran eller vid mycket snabba transienter. I sådana fall behövs ofta en fullständig Poisson–Nernst–Planck-behandling eller korrigeringar som tar hänsyn till lokal laddning och dubbelskikt.

Användningsområden inkluderar neurofysiologi, elektrofysiologi och olika typer av biologiska och medicinska modelleringar där elektriska signaler och jontransport studeras.