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Action Potential- [ 转为简体网页 ] |
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許多我們現在所知道的神經訊號模式都是由烏賊(squid)的巨大軸突(giant axon)實驗而來的。许多我们现在所知道的神经讯号模式都是由乌贼(squid)的巨大轴突(giant axon)实验而来的。 烏賊的巨大軸突由頭部一直延伸到尾部，這是烏賊主要用來控制尾巴擺動的神經傳導。乌贼的巨大轴突由头部一直延伸到尾部，这是乌贼主要用来控制尾巴摆动的神经传导。 到底這巨大的軸突有多大呢？到底这巨大的轴突有多大呢？ 它的直徑可以到達一個毫米(1mm)，因此你很容易用肉眼就可以觀察的到。它的直径可以到达一个毫米(1mm)，因此你很容易用肉眼就可以观察的到。
神經利用電子化學(electrochemical)的程序傳送訊息。神经利用电子化学(electrochemical)的程序传送讯息。 換句話說，神經利用化學物質的釋放，將化學訊號轉換成電訊號； 這些電訊號的產生主要是透過離子(ions)的通透而產生。换句话说，神经利用化学物质的释放，将化学讯号转换成电讯号；这些电讯号的产生主要是透过离子(ions)的通透而产生。 在神經系統中幾個重要的離子分別為鈉(sodium)、鉀(potassium)(兩者都是帶正一價電荷,鈣(calcium)(帶正二價電荷)及氯(chloride)(帶負一價電荷)。此外還有一些帶負電荷的蛋白分子。此外，神經細胞和一般細胞一樣都有細胞膜包覆，而細胞膜對離子的通透率極差(幾乎為零)，因此這些離子要經由細胞膜上特殊的離子通道(ion channels)才能流通在神经系统中几个重要的离子分别为钠(sodium)、钾(potassium)(两者都是带正一价电荷,钙(calcium)(带正二价电荷)及氯(chloride)(带负一价电荷)。此外还有一些带负电荷的蛋白分子。此外，神经细胞和一般细胞一样都有细胞膜包覆，而细胞膜对离子的通透率极差(几乎为零)，因此这些离子要经由细胞膜上特殊的离子通道(ion channels)才能流通
休息膜電位(Resting Membrane Potential) 休息膜电位(Resting Membrane Potential)
當一個神經不傳送訊息時我們稱之為休息狀態。当一个神经不传送讯息时我们称之为休息状态。 當神經細胞在休息狀態時期，細胞內的電壓相對於細胞外的是負值此時細胞內外不平衡的離子會企圖去平衡這內外的電位差，但是由於細胞膜的阻隔使得只有具有特定離子通道的離子可以通透。当神经细胞在休息状态时期，细胞内的电压相对于细胞外的是负值此时细胞内外不平衡的离子会企图去平衡这内外的电位差，但是由于细胞膜的阻隔使得只有具有特定离子通道的离子可以通透。 在休息狀態下神經細胞對鉀離子的通透性極高(K + ) 而相對的氯離子(Cl - )及鈉離子(Na + )通透率不高。在休息状态下神经细胞对钾离子的通透性极高(K + )而相对的氯离子(Cl - )及钠离子(Na + )通透率不高。 在休息狀態，細胞外的鈉離子相較於細胞內的鈉離子來的多，而細胞外的鉀離子則相較於細胞內的鉀離子來的少。在休息状态，细胞外的钠离子相较于细胞内的钠离子来的多，而细胞外的钾离子则相较于细胞内的钾离子来的少。 另外，細胞內帶負電的蛋白分子則因為體積太大，而無法自由的進出細胞膜而被箝制於細胞內。另外，细胞内带负电的蛋白分子则因为体积太大，而无法自由的进出细胞膜而被钳制于细胞内。 除此之外還有一種離子通道(功能類似幫潽(pump) )，花費能量將三個鈉離子打出細胞外，同時帶入兩個鉀離子到細胞內來綜合以上的影響，細胞內外的電位差永遠都不可能為零，而電位差的值就是我們一般所謂的休息電位(resting potential)一般而言，休息電位是負70毫伏特(70mV)，也就是說細胞內的電壓要比細胞外的低70毫伏特除此之外还有一种离子通道(功能类似帮潽(pump) )，花费能量将三个钠离子打出细胞外，同时带入两个钾离子到细胞内来综合以上的影响，细胞内外的电位差永远都不可能为零，而电位差的值就是我们一般所谓的休息电位(resting potential)一般而言，休息电位是负70毫伏特(70mV)，也就是说细胞内的电压要比细胞外的低70毫伏特
動作電位(Action Potential) 动作电位(Action Potential)
休息電位代表了細胞在休息狀態下離子分布的情形，而所謂的動作電位(action potential)則暗示出細胞在傳遞訊息時期離子游動的情形。休息电位代表了细胞在休息状态下离子分布的情形，而所谓的动作电位(action potential)则暗示出细胞在传递讯息时期离子游动的情形。 動作電位是由去極化電流(depolarizing current)將原本細胞的休息電位(-70mV)往證及提昇而引發的一種膜電位的改變。动作电位是由去极化电流(depolarizing current)将原本细胞的休息电位(-70mV)往证及提升而引发的一种膜电位的改变。 當此去極化的動作造成細胞膜電位提昇至約-55mV時，一個動作電位就會產生。当此去极化的动作造成细胞膜电位提升至约-55mV时，一个动作电位就会产生。 -55mV這是就是所謂的閥值threshold電壓。 -55mV这是就是所谓的阀值threshold电压。 如果細胞的去極化動作無法使膜電位達到此閥值就不會有動作電位的產生而一旦細胞的去極化動作將膜電位去極至此閥值，一個固定大小的動作電位就產生了。如果细胞的去极化动作无法使膜电位达到此阀值就不会有动作电位的产生而一旦细胞的去极化动作将膜电位去极至此阀值，一个固定大小的动作电位就产生了。 在任何一種神經細胞中其產生的動作電位大小是完全一樣的。在任何一种神经细胞中其产生的动作电位大小是完全一样的。 因此，神經細胞要不去極化沒有達閥值而不引發動作電位，要不就就產生一個大小固定的一個動作電位這就是所謂的全有全無律(ALL OR NONE)。因此，神经细胞要不去极化没有达阀值而不引发动作电位，要不就就产生一个大小固定的一个动作电位这就是所谓的全有全无律(ALL OR NONE)。
動作電位就是一連串離子透過細胞膜時，造成離子的重新分配而造成電位的改變。动作电位就是一连串离子透过细胞膜时，造成离子的重新分配而造成电位的改变。 首先刺激先打開原本在休息狀態下不開啟的鈉離子通道。首先刺激先打开原本在休息状态下不开启的钠离子通道。 因為細胞外的鈉離子濃度遠高於細胞內因此大量的鈉離子會向細胞內流入，鈉離子本身帶一個正電荷，因此會使得神經細胞的細胞膜電位趨向於正值即所謂的去極化。因为细胞外的钠离子浓度远高于细胞内因此大量的钠离子会向细胞内流入，钠离子本身带一个正电荷，因此会使得神经细胞的细胞膜电位趋向于正值即所谓的去极化。 鉀離子通道開啟的時間較鈉離子通道來的晚。钾离子通道开启的时间较钠离子通道来的晚。 當鉀離子通道打開時鉀離子會流出細胞而使得細胞膜電位趨向於負值而將細胞再極化(repolarization)。当钾离子通道打开时钾离子会流出细胞而使得细胞膜电位趋向于负值而将细胞再极化(repolarization)。 在此同時鈉離子開始關閉，這造成細胞膜電位回到神經細胞的休息膜電位(-70mV) 事實上細胞膜電位會低於-70 mV(過極化hyperpolarization)，這是由於鉀離子開啟的時間很長因此鉀離子流出細胞外的量過多而使得整個膜電位被往負極拉最後細胞再利用鈉鉀幫浦(Sodium/potassium pump)將細胞內外兩種離子濃度調回休息狀態因而細胞膜電位又回覆到休息膜電位(-70mV)在此同时钠离子开始关闭，这造成细胞膜电位回到神经细胞的休息膜电位(-70mV) 事实上细胞膜电位会低于-70 mV(过极化hyperpolarization)，这是由于钾离子开启的时间很长因此钾离子流出细胞外的量过多而使得整个膜电位被往负极拉最后细胞再利用钠钾帮浦(Sodium/potassium pump)将细胞内外两种离子浓度调回休息状态因而细胞膜电位又回覆到休息膜电位(-70mV)
