动作电位
动作电位及其形成原理
动作电位及其形成原理1.动作电位（action potential, AP）指膜受刺激后在原有的静息电位基础上发生的一次膜两侧电位的快速而可逆的倒转和复原。
AP是由锋电位和后电位组成的。
锋电位是AP的主要成分，因此通常说AP时主要指的是锋电位。
AP的幅度约为90～130mV，神经和骨骼肌纤维的AP的去极化上升支超过0mV电位水平约35mV，这一段称为超射。
神经纤维的AP一般历时0.5～2.0ms，可沿膜扩布，又称神经冲动（impulse）。
因此，兴奋和神经冲动是动作电位的同意语。
2.动作电位形成的原理由于AP的峰出现超射，即膜电位由静息时的内负外正转变成内正外负，Hodgkin认为：AP的形成可能不是单纯由于膜对K+通透性发生改变（如仅对K+不再通透，膜电位至多能达到零电位水平），而很可能是受刺激时膜对Na+产生通透的结果。
他们降低细胞外液中的Na+浓度时，观察到AP峰电位的幅度和上升支的斜率均降低，说明AP确是由于膜对Na+的通透性增加而造成的。
而AP的复极化过程可能是由于膜重新对K+通透造成的。
AP的组成（1）AP产生的离子学说：电压钳方法的研究关于细胞受刺激时膜对Na+的通透性增加的原因，Hodgkin和Huxley认为，可能是电刺激改变了膜的极化状态（膜电位改变），导致膜的通透性改变而出现离子流的结果。
要证实这一猜想，只需人为改变膜电位的大小并观察其对离子流的影响。
然而，由欧姆定律可知，电阻一定时，电流发生改变，必然引起膜电位随之变化，这样就无法观察膜电位对离子流的影响。
于是他们创造性地设计并进行了著名的电压钳实验，通过将膜电位钳制在不同水平，以避免离子流反过来影响电压值。
电压钳方法：通过电压电极施加指令电压，若该电压变化引起了膜对Na+或K+的通透性发生改变，膜上将出现相应的离子流。
电流电极记录到的膜电流值一方面作为实验结果，一方面又作为电压钳放大器发出的对抗电流的参考值，该对抗电流的大小与膜离子流相等，但方向相反，因而可维持指令电压。
简述动作电位的特点
简述动作电位的特点动作电位是神经细胞在兴奋过程中产生的电活动之一，是神经信号传递的重要基础。
动作电位具有以下特点：1.万事起头难：动作电位的形成需要达到一定的阈值，即细胞膜内外的电位差超过了一定的值，以触发神经细胞的兴奋。
在此之前，细胞处于静息状态，维持一个负的静止膜电位。
2.一发不可收拾：一旦动作电位的阈值达到，那么细胞会迅速产生大量的离子通道的打开或关闭，从而导致离子的内外迁移，进而影响细胞膜的电位变化。
动作电位呈现出明显的“一发不可收拾”的特点，即一旦触发，就会持续传导。
3.全还原：动作电位的过程中，细胞膜内外的电位差会迅速反转，从负的静息膜电位转变为正的峰电位，然后迅速恢复到静息膜电位。
这个反转和恢复的过程被称为“全还原”。
4.非线性：细胞膜的兴奋过程中，动作电位呈现非线性的特点。
即动作电位的幅度不随刺激强度的增大而线性增大，而是在超过了阈值之后，幅度基本保持不变。
5.一刺激一动作电位：对于神经细胞来说，在短时间内的刺激只能引发一次动作电位，而在动作电位传导完成之前的刺激并不会产生任何响应。
6.具有传导性：动作电位是通过神经细胞的轴突传导的。
在传导过程中，动作电位会随着时间的推移逐渐减弱，同时会遇到细胞膜的障碍，使得传导速度减慢。
7.频率可变性：动作电位的形成和传导速度与刺激的强度有关。
当刺激强度逐渐增大时，动作电位的阈值会降低，产生的频率也会增加。
8.可逆性：一旦动作电位的传导完成，细胞会通过离子泵蛋白等机制将离子重新调整为静息状态，细胞膜的静息膜电位也会恢复到原来的水平。
总结起来，动作电位是神经细胞在兴奋过程中产生的电活动。
它具有阈值、一发不可收拾、全还原、非线性、一刺激一动作电位、具有传导性、频率可变性和可逆性等特点。
了解动作电位的特点对于理解神经信号传递和神经系统的功能非常重要。
动作电位.
当一个神经冲动到达时，出现膜离子电流，
为了维持膜电位不变，就必须输入一个与膜离子 电流大小相等，方向相反的补偿电流,记录下这 个补偿电流就是膜电流的镜像。
4. 依靠膜上纳泵完成排Na+摄K+，维持膜内外离子浓度差， 恢复静息水平。
3.2 离子电流的分离方法
1. 电压钳原理
⑴离子置换法
⑶
2. 分离方法 ⑵逆向电位法 ①阻断钠通道活化的药物
②阻遏钠通道失活化的药物 ⑶药理学方法
③激活钠通道的药物 ④阻遏钾通道的药物
3.2.1 电压钳原理
在测量快速兴奋过程中离子电流的变化和分
④阻遏钾通道的药物
①四乙二胺(TEA) ②4-氨基吡啶(4-AP)
3.3 离子电导和Hodgkin-Huxley模型
一.离子电导 二.钾 电 导 三.钠电导 四.Hodgkin-Huxley模型
一.离子电导
分出离子电流后将测定离子通透性或通道开放的
数目。Hodgkin和Huxley使枪乌贼大纤维长时间去 极化，使一些离子通道开放，然后让电压突升到第 二数值，这个时间很短，新通道来不及打开，已开 放的通道来不及关闭，在膜通透性不变时测量电压 -电流关系。第一次测钠通道开放，第二次测钾通 道开放。
作电位以恒速传播，则可得出下列普遍的电流方
程：
Im
=——α .——2E= 2Rθ t 2
Cm
——Et+
INa+IK+IL
(R轴浆电阻,α 纤维半径,θ 传导速度)
人体解剖生理学名词解释动作电位
人体解剖生理学名词解释动作电位一、概念动作电位是指神经元或肌肉细胞在受到刺激后产生的电压变化。
这种电压变化在神经传导和肌肉收缩中起着重要的作用。
二、形成过程1. 构成神经元膜的脂质双分子层具有半透性，其上的离子通道可以开启或关闭。
当细胞受到刺激时，通道打开，允许离子自由通过。
2. 在受到刺激后，细胞内外的离子浓度会发生变化，导致细胞内外的电位差发生改变。
3. 当细胞内的电位超过阈值时，触发膜电位的快速上升和下降，形成动作电位。
三、特征1. 动作电位是一种全或无的反应，即一旦触发就会全面传播，而不会因刺激的强度而改变动作电位的幅度。
2. 动作电位是快速的，通常持续时间很短，大约只有1-2毫秒。
3. 动作电位是可逆的，一旦传播完成，膜电位会恢复到静息电位水平。
四、传导1. 神经元内部动作电位沿轴突传播，通过神经末梢释放化学物质来传递信号。
2. 肌细胞内部动作电位则会引起肌肉的收缩。
五、应用1. 作为神经传导的重要基础，动作电位在神经系统功能活动中起到关键作用，如感觉传导、运动控制等。
2. 动作电位也被广泛应用于医学研究和临床诊断中，能够帮助医生了解神经肌肉失调的原因和机制，并且提供相应的治疗策略。
六、结语动作电位是神经细胞和肌肉细胞中非常重要的生理现象，对于维持正常的神经肌肉功能和实现协调的运动控制具有至关重要的作用。
深入了解动作电位的形成、传导和应用，有助于我们更好地理解人体的生理机制，为相关疾病的诊断和治疗提供理论支持。
动作电位是神经系统和肌肉系统中的重要生理现象，对于维持身体正常功能和实现协调的运动控制起着不可或缺的作用。
在我们深入了解动作电位的形成、传导和应用的基础上，接下来我们将继续探讨动作电位在神经传导和肌肉收缩中的具体机制以及其在医学领域的应用。
一、神经传导中的动作电位动作电位在神经元中是如何传导的呢？神经元的细胞体和树突接收到来自其他神经元的信息，通过细胞体和树突将这些信息传递给轴突。
简单阐述动作电位的产生过程。
简单阐述动作电位的产生过程。
一、动作电位产生的基础：静息电位。
1. 离子分布基础。
- 在细胞未受刺激时，处于静息状态下，细胞膜两侧存在电位差，称为静息电位。
一般细胞的静息电位表现为膜内较膜外为负，如神经细胞的静息电位约为 -70mV。
这主要是因为细胞内的K⁺浓度远高于细胞外，而细胞外的Na⁺浓度远高于细胞内。
- 细胞膜上存在非门控的K⁺通道（漏K⁺通道），对K⁺有较高的通透性。
在浓度差的作用下，K⁺会顺着浓度梯度外流，而细胞内的负离子（主要是蛋白质等大分子）不能外流，从而形成内负外正的电位差。
当促使K⁺外流的浓度差与阻止K⁺外流的电位差达到平衡时，K⁺的净移动为零，此时的电位差就是K⁺的平衡电位，它接近静息电位。
二、动作电位的产生过程。
1. 去极化。
- 刺激引发：当细胞受到有效刺激时，细胞膜的通透性会发生改变。
首先是对Na ⁺的通透性突然增大。
这种刺激可以是电刺激、化学刺激或机械刺激等。
例如，当神经纤维受到阈刺激（能引起细胞产生动作电位的最小刺激强度）时，细胞膜上的电压门控Na⁺通道开放。
- Na⁺内流：由于细胞外Na⁺浓度远高于细胞内，且此时膜对Na⁺的通透性增大，Na⁺在电化学驱动力（浓度差和电位差共同形成的驱动力）的作用下迅速大量内流。
这使得膜内电位迅速升高，由原来的内负外正变为内正外负，这个过程叫做去极化。
当膜电位去极化到一定程度（例如神经细胞去极化到约 -55mV时），会引起更多的电压门控Na⁺通道开放，这种现象称为Na⁺通道的激活。
随着Na⁺的进一步内流，膜电位会进一步升高，直到达到Na⁺的平衡电位（约为 +30mV），此时膜内为正，膜外为负。
2. 反极化。
- 在去极化达到Na⁺平衡电位（如 +30mV）时，膜电位的极性发生反转，即膜内为正，膜外为负，这一状态称为反极化。
这是动作电位上升支的顶点。
3. 复极化。
- Na⁺通道失活与K⁺通道开放：在反极化状态下，电压门控Na⁺通道迅速失活，不再允许Na⁺内流。
动作电位特点
动作电位特点动作电位（ActionPotentials）是神经内环节及神经细胞传导过程中发生的瞬时电位变化，也称脉冲，是神经信息传导的重要方式。
动作电位具有以下特点：一、快速发放动作电位发放过程很快，一般可在1毫秒内完成。
这一特点主要由神经内环节及神经细胞结构上的特殊因素决定。
神经内环节负责神经传递，每个神经元可以向周围神经元发出脉冲，在发送的刹那，就可以完成动作电位的发放。
二、向心、对称动作电位总是以脉冲中心为原点，向周围扩散，表现为向心发放的特点。
在细胞的传导过程中，脉冲以均匀一致的速度从脉冲源向四周扩散，扩散过程中脉冲信号振幅及速度均可保持均匀。
三、传播有范围动作电位传播范围取决于神经内环节及神经细胞结构，一般而言，1mm2的神经细胞拥有较强的脉冲传播能力，传播范围可以达到数厘米至毫米级。
四、容量无穷动作电位传递过程不会损失信息，大多数信息传播到接受端就可以保持完整，这一点使得动作电位可以被用于无线信息传播，有效地提高了信息传播效率。
五、对环境及药物有选择性动作电位受到外界环境及药物的影响，其中缺氧、过度酸碱变化、药物干扰·等都可以影响动作电位的传播及振幅，但大部分只对部分类型的药物及环境敏感，所以动作电位也有选择性的特点。
六、有高效的再发放功能动作电位拥有高效的再发放功能，即一个动作电位发送到接受端后，在规定的时间内可以反复发放，发放的脉冲振幅和传播速度都能保持不变。
这种特性使得动作电位在信息传递中能起到开关作用，这对于控制机械运动、认知加工及识别特征等都有重要作用。
以上就是动作电位的一些基本特点，它们具有很强的可靠性，是神经传导及信息传播的重要方式。
动作电位的发放速度快、传播范围宽、传输效率高，且受到外界环境及药物的影响有选择性，有着良好的应用前景。
关于动作电位的论述正确的
关于动作电位的论述正确的动作电位是指神经细胞在受到足够强度的刺激后产生的脉冲电流，它是神经信号传递的基本单位。
动作电位的产生与离子通道的开关状态和离子的浓度梯度密切相关。
本文将从动作电位的产生、传导和调节等几个方面进行论述。
动作电位的产生：动作电位产生的过程可以分为极化、激发和复极化三个阶段。
在静息状态下，神经细胞的内外细胞膜电位差为负，称为静息电位。
当细胞受到足够强度的刺激时，离子通道会发生开放或关闭，导致细胞膜内外电位差发生变化，产生脉冲电流。
这种变化被称为极化阶段。
然后，细胞膜内外电位差进一步增加，达到阈值，触发动作电位的激发阶段。
在激发阶段，细胞内的钠离子通道开放，大量的钠离子流入细胞内部，导致内外电位差迅速反转，形成脉冲电流。
最后，在复极化阶段，钠通道关闭，钾通道打开，细胞内钾离子流出细胞外，使细胞膜内外电位差恢复到静息电位。
动作电位的传导：动作电位传导是指在神经细胞上，在刺激的影响下，沿着轴突传播的过程。
动作电位在轴突上是以沿轴向的形式传递的，通过离子通道在膜上快速打开和关闭的变化，形成电流，使得电位沿着轴突快速传导。
这一传导过程被称为盐化传导。
具体来说，当动作电位沿轴突传导时，局部的细胞膜区域被激活，离子通道打开，使得钠离子进入细胞内。
这个被激活的细胞膜区域会进一步激活附近的细胞膜区域，形成类似于多米诺骨牌效应的连锁反应，使得动作电位快速地沿轴突传导。
动作电位的调节：动作电位的产生和传导受到多种因素的调节。
其中，离子通道的状态是最重要的调节因素之一。
通过调节细胞膜上不同类型的离子通道的开放和关闭，可以改变细胞膜内外电位差的变化，进而调节动作电位的产生和传导。
另外，细胞外的离子浓度也会影响动作电位的产生和传导。
例如，在不同浓度的钠离子溶液中，动作电位的产生和传导速度会发生变化。
此外，神经递质的作用也会影响动作电位的传导。
神经递质通过与神经细胞表面的受体结合，引起细胞内信号的改变，从而调节动作电位的传导速度和频率。
动作电位
+ -
+
+ -
刺激
课后复习题
1. 试述 RP 、 AP 的概念、特点、形成机制及 影响因素 2. Ap是如何在同一细胞传导的？ 3. 名词：① 兴奋性与兴奋 ②局部兴奋 ③ 极化与超极化 ④ 全或无现象 ⑤ 阈电位 4. Rp是＿＿形成的；Ap去极相是＿形成的， 复极相是＿形成的 5. C外液中钠浓度↑，Ap幅度＿＿＿ 6. C外液中钾离子浓度↑，Rp幅度＿＿
②相对不应期 ＜正常 ③超常期 ④低常期 ＞正常 ＜正常
少数钠通道复活 -60 ~-80 mV 多数钠通道复活 -80 ~-90 mV 超极化 ＞-90 mV
绝对不应期的意义：
使Ap不会重合（脉冲式）
7.局部电位及其特性
1.概 念
阈下刺激引起细胞膜局部较小的去极化
2.产生机制
少量Na+内流形成
3.特 点
无
有 衰减性传导
有
无 不衰减扩布
（四）.AP的传导与局部电流
1.传导机制——局部电流学说
- + - + + + + + + + + + + + - + - + - + - - - - - - - - - - +
神经纤维
（1）无髓鞘神经纤维是逐点式传导
（2）有髓鞘神经纤维是跳跃式传导。
有髓神经纤维——跳跃式传导
mV
-55
负后电位
刺激伪迹
-70
后电位
时间（ms）
正后电位
动 作 电 位 的 波 形 及 组 成
+35 0
超射
去极相
动作电位(讲解)
动作电位的产生
1. 动作电位的特点 2. 动作电位产生的离子机制 3. 动作电位的传导 4. 离子通道简介
动作电位： 是神经元兴奋和活动的标志，是神经信
息编码的基本单元，在极为复杂的神经系 统中，是信息赖以产生、编码、传输、加 工和整合的载体。
动作电位（action potential）
脱髓鞘疾病
1、多发性硬化（multiple sclerosis): 病人经常抱怨 无力，协调性差，视力以及言语能力受损。主要是中 枢白质包括神经纤维的髓鞘的减少甚至消失引起神经 传导减慢。该病反复发作，迁延不愈。
2、格林—巴利综合症（Guilain-Barre syndrome):损 坏外周神经中支配肌肉和皮肤的神经髓鞘。使支配肌肉 和皮肤的轴突动作电位传导变慢或无效。患者伴有感染 史，1～2周后患者出现双手和/或双足的无力，并逐渐 向双上肢及双下肢发展，可伴有麻木感，病情严重时可 以累及呼吸肌而导致呼吸困难，此时患者感到咳痰无力 、气憋，若治疗不及时可危及生命。
动作电位只能从起始位点往外传播
影响动作电位传导速度的因素
Axon diameter Direct relationship：Increase diameter, increase velocity Physiologically limiting
Saltatory conduction
动作电位的跳跃式传导
去极化 (depolarization) 超射 (overshoot ) 复极化 (repolarization) 超极化 (hyperpolarization)
动作电位的特征
“全或无” 阈值 不衰减性传导 不可叠加性
胞内注射正电荷诱发动作电位
动作电位发放频率与去极化程度正相关
动作电位
1．除极过程（1）0相：快速除极期1~2ms特点：膜内电位由静息时的-90mV，迅速上升到+30mV左右。
除极幅度达120mV，0期电位变化最大速率可达200~400V/S。
机制：再生性Na+内流快Na+通道：激活快、开放快、失活也快、可被TTX阻断。
以Na+通道为0期去极的心肌细胞，如心房肌、心室肌、浦肯野纤维，称快反应细胞，所形成的动作电位，称快反应动作电位。
2．复极过程（2）复极1期：快速复初期，约10ms特点：膜内电位由+30mV迅速复极到“0”mV左右。
机制：Na+通道失活关闭，K+通道开放，引起一过性K+外流（It。
）（3）复极2期：平台期，100~150ms（心肌细胞动作电位的主要特征）特点：复极缓慢，停滞在“0”电位水平，是心肌不应期较长的主要原因。
机制：Ca2+通道激活引起的Ca2+（和少量Na+）缓慢内流与K+通道逐渐开放引起K+少量外流共同作用的结果。
此Ca2+通道为L型Ca2+通道，激活阈电位是-30~-40mV，该通道开放、失活及再复活所需时间长，故称慢通道，可被Mn2+、心痛定、异搏定等阻断。
（4）3期：快速复极末期100~150ms特征：膜电位从“0”电位迅速复极到—90mV。
机制：Ca2+通道关闭，K+通道正反馈开放，再生性K+外流（I K）（5）4期：静息期特征：跨膜电位稳定在RP水平。
机制：①Na+—K+泵活动增强，逆浓度差泵出Na+泵入K+（3：2），恢复正常静息时细胞内外离子浓度水平。
②Ca2+—Na+交换，Ca2+通过Ca2+—Na+交换（1：3）被主动转运出细胞，属继发性主动转运。
③在3期末Na+通道逐渐复活到备用，4期完全复活到备用。
2．自律细胞的动作电位：1）自律细胞的特点：①没有真正的静息电位，只有最大复极电位②4期自动去极化。
《动作电位》课件
导速度，进而影响神经系统的信息处理和传递。
动作电位还可以引起神经递质的释放，进一步影响突触后细胞
03
的兴奋性和反应。
动作电位与神经细胞的信息传递
动作电位是神经细胞信息传递的重要方式之一，它可以快速地将信息从 一个神经元传递到另一个神经元。
在神经元之间的信息传递中，动作电位可以触发突触后细胞的兴奋，引 起神经递质的释放，从而将信息从一个神经元传递到另一个神经元。
钾离子通道的再开
放
在后电位阶段，钾离子通道重新 开放，钾离子开始外流，导致细 胞膜的复极化。这个过程对于后 电位的形成和细胞膜的恢复具有 重要意义。
03
动作电位在神经细胞中的 作用
神经细胞的动作电位传导
动作电位是神经细胞的一种重要生理现象，它是由膜电位的快速变化所引起的。
动作电位的传导是通过神经元的轴突进行的，传导过程需要消耗能量，并依赖于钠 离子和钾离子的跨膜运输。
3
肌电的异常可以反映神经肌肉系统的疾病，而动 作电位的异常则可以反映神经系统的疾病。
动作电位与脑电的关系
脑电是大脑中的电活动，包括脑 电图（EEG）等。
动作电位在神经元内部产生，而 脑电则反映整个大脑的电活动。
动作电位是脑电活动的基础，因 为脑电信号是由神经元上的动作
电位通过突触传递形成的。
动作电位与心电图的关系
02
动作电位的形成过程
峰电位与后电位
峰电位
峰电位是动作电位的标志，表现为快 速上升至峰值，然后迅速下降。它是 神经元和肌肉细胞等可兴奋细胞在受 到有效刺激时发生的电位变化。
后电位
后电位是峰电位之后的电位变化，包 括超射和钠离子平衡电位等。后电位 是峰电位后细胞膜电位恢复到静息状 态过程中的表现。
动作电位
11
上升支： 细胞受刺激达到一定程度时，膜
上的钠通开放，因膜外钠浓度高于膜内且 受膜内负电的吸引，故钠内流引起上升支 直至内移的钠在膜内形成的正电位足以阻 止钠的净移入时为止。ENa
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下降支：钠通道关闭，钾通道开放，钾外 流引起。随后钠泵工作，泵出钠、泵入钾, 恢复膜两侧原浓度差。
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（二）动作电位的产生机制
内向电流：Na+、Ca2+流动 外向电流：K+、Cl-流动
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1. 电化学驱动力
• 电化学驱动力决定离子跨膜流动的方向和 速度。
• 电化学驱动力=膜电位(Em)－平衡电位(Ex) • Na+的驱动力为:
Em－ENa＝-70mV-(+60mV)＝-130mV K+的驱动力为: Em－EK＝-70mV-(-90mV)＝+20mV
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2. 动作电位期间膜电导的变化 电压钳技术测定
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静息期：膜电位最后恢复到静息时的
极化状态，由于膜内Na+增加、膜外 K+增加，激活Na+ - K+泵 ，泵出三个 Na+ ，泵入二个K+ 。
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动作电位的四个特点
动作电位的四个特点
动作电位是神经元在传递信息时产生的一种电信号，它的特点包括以下四个方面：
1. 快速性：动作电位的传递速度很快。
在哺乳动物中，通常是每秒几米到几十米。
这种快速的传递速度对于神经元之间的高效沟通和身体的迅速反应至关重要。
2. 电位上升和下降阶段：动作电位分为上升阶段和下降阶段。
上升阶段是指电位从负值迅速上升到正值的过程，而下降阶段则是指电位从正值缓慢下降到负值的过程。
这两个阶段的时间和振幅差异很大，上升阶段通常只有几毫秒，而下降阶段则需要几十毫秒。
3. 阈值刺激：动作电位的产生需要足够的刺激，也就是达到一定的阈值。
一旦达到了阈值，就会触发动作电位的产生和传递。
这个阈值是由神经元的特性决定的，而不同的神经元有不同的阈值。
4. 传导方向：动作电位的传导方向通常是由树突到轴索末梢，沿着轴突传递到突触。
传导的方向与突触的种类有关，有些神经细胞的突触是只传递单向的，而有些则是双向传递的。
这种传导方向的差异是造成神经元间信息传递效率差异的原因之一。
总体而言，动作电位的快速、上升和下降阶段、阈值刺激和传导方向
是它的四个主要特点。
了解动作电位的特点对于理解神经元传递信息
的过程，以及一些与神经系统有关的疾病的发生机制具有重要的意义。
动作电位的形成机制
03 动作电位的产生机制
钠离子通道的激活与失活
激活
当细胞受到刺激时，钠离子通道会迅 速激活，打开通道，钠离子会从细胞 外流入细胞内。
失活
钠离子通道激活后，会迅速失活，通 道关闭，钠离子停止流入细胞内。
钾离子通道的激活与失活
激活
钾离子通道的激活较慢，当钠离子通道关闭后，钾离子通道开始激活，钾离子 从细胞内流出细胞外。
特点。
当刺激频率过高时，神经纤维 可能无法及时传递和传播动作 电位，导致神经传导速度减慢
或停止。
药物对动作电位的影响
某些药物可以影响神经纤维的兴奋性，从而影响动作电位的产生和传播。
例如，局部麻醉药可以抑制神经纤维的兴奋性，使阈值升高，从而减少或 阻止动作电位的产生。
某些兴奋性药物如咖啡因和尼古丁可以增加神经纤维的兴奋性，使阈值降 低，从而增加动作电位的产生和传播。
05 动作电位的应用与意义
神经传导与兴奋传递
神经元间的信息传递
动作电位是神经元间信息传递的主要方式，通过电信号的传递，实 现神经元之间的信息交流。
神经网络功能
动作电位在神经网络中发挥着关键作用，通过电信号的传递和整合， 实现神经网络的复杂功能。
感觉和运动控制
动作电位在感觉和运动控制中起到重要作用，通过神经信号的传递和 调节，实现感觉和运动的精确控制。
动作电位的产生
当电荷失衡到一定程度时，细胞膜会产生一个快速而可逆的电位变化，即动作电位。
04 动作电位的特点与影响因 素
动作电位的特点
动作电位具有“全或无”的特性
即动作电位的幅度不随刺激强度的增加而增加，而是达到一定阈值后，要么不产生动作电位，要 么产生一个全幅度的动作电位。
动作电位具有“不衰减传播”的特性
动作电位形成的原理和特点
动作电位形成的原理和特点动作电位是在神经细胞膜上发生的一种电信号，它是神经细胞传递信息的基本单位。
动作电位形成的原理和特点如下：一、原理：1. 膜的选择性通透性：神经细胞膜具有选择性通透性，即只有特定的离子能够穿过膜，而其他离子则不能通过。
神经细胞膜上主要存在的离子通道有钠通道、钾通道、钙通道等。
2. 离子浓度梯度：神经细胞膜内外存在不同的离子浓度，细胞内主要含有高浓度的钾离子，而细胞外则主要含有高浓度的钠离子。
这种浓度梯度会驱动离子通过通道进入或离开细胞。
3. 神经细胞膜的电位差：正常情况下，神经细胞膜内外的电位差维持在静息状态，即细胞内电位比细胞外偏负。
这种电位差是由细胞膜上的离子泵和离子通道维持的。
在静息状态下，细胞膜上主要有钠离子泵、钾离子泵等负责维持细胞内外离子平衡的通道。
二、特点：1. 一次性：动作电位是一种非累积性的电信号，即它只会发生一次。
一旦触发了动作电位，它就会从刺激处开始传播，并延伸到整个神经细胞。
2. 全或无原则：动作电位具有全或无原则，即当刺激强度超过一定的阈值时，就会引发动作电位的产生；而低于阈值的刺激则不会引发动作电位。
这种全或无的特性保证了神经信号的可靠传导。
3. 具有传导性：动作电位是可以在神经细胞之间进行传递的，当动作电位达到细胞膜末梢时，会引发神经传递过程。
4. 可逆性：动作电位的产生是一个可逆的过程，即一旦刺激停止，动作电位就会停止产生。
这种可逆性能够保证神经细胞的正常工作。
总之，动作电位的形成是通过神经细胞膜上离子通道的选择性通透性和离子浓度梯度的驱动下，神经细胞膜的膜电位发生变化而产生的。
它具有一次性、全或无、传导性和可逆性等特点。
动作电位的产生和传导是神经细胞传递信息的关键过程，了解动作电位的原理和特点对于理解神经传导过程具有重要意义。
动作电位产生的条件
动作电位产生的条件
动作电位产生的条件主要有以下几点：
1. 超过阈值电位：当神经元受到外部刺激时，如果刺激强度达到一定的阈值电位，则会产生动作电位。
2. 离子通道打开：神经元细胞膜上有多种离子通道，当外部刺激到达时，特定离子通道会打开，导致特定离子（如钠离子和钾离子）通过细胞膜从而产生电位变化。
3. 活化和失活过程：根据离子通道的不同类型，离子通道的开放和关闭有不同的速率和过程，这些速率和过程决定了神经元膜电位的时间变化，从而产生特定的动作电位。
4. 相邻区域的分流作用：当部分神经元细胞膜上产生电位变化时，由于邻近区域离子通道的状态可能不同，会引起局部电位变化的分流，从而促进动作电位的发生和传播。
动作电位
以神经细胞为例：当神经细胞受到一个有效刺激 时，首先引起的是膜上大量电压门控性钠通道开 放，细胞膜对Na+通透性增加， Na+在很强的电化学驱动力作用下发生Na+内流，使细胞内电位 急剧上升并向Na+平衡电位发展，于是膜发生迅 速除极和反极化，形成锋电位的升支；随后由于 电压门控钠通道失活，细胞膜对Na+通透性迅速 减小，而同时细胞膜上的电压门控性K+通道受除 极影响而开放，使得细胞膜对K+通透性增大， K+在电-化学驱动力作用下发生K+外流，使膜出 现迅速复极，构成锋电位的降支。
动作电位
1.动作电位的概念和特点； 2.动作电位的产生机制；
动作电位的概念
动作电位（AP）：是指细胞在静息电位基础上接受有效 刺激后产生一个迅速的可向远处传播的电位波动。
动作电位的特点
1.“全或无”现象。 2.不衰减传播。 3.脉冲式发放。
动位实际上是离子跨 膜移动的结果，影响离子跨膜转运的因素： 1.电-化学驱动力及其变化 ; 2.动作电位期间细胞膜通透性的变化;
动作电位名词解释
动作电位名词解释动作电位是指可兴奋细胞受到刺激时，在静息电位的基础上产生的可扩布的电位变化过程。
动作电位由峰电位（迅速去极化上升支和迅速复极化下降支的总称）和后电位（缓慢的电位变化，包括负后电位和正后电位）组成。
动作电位的形成是由于细胞膜两侧离子浓度差和通透性变化所导致的。
动作电位具有全或无、不衰减性传导和不应期等特点。
动作电位在神经纤维上的传导是通过跨膜的局部电流实现的，受轴突直径和髓鞘等因素的影响。
动作电位是神经系统和肌肉系统功能的基础，对生命活动具有重要意义。
一、动作电位的概念动作电位是指可兴奋细胞受到刺激时，在静息电位的基础上产生的可扩布的电位变化过程。
可兴奋细胞是指能够对外界刺激产生兴奋反应，并将兴奋以电信号形式传递的细胞，如神经元、肌纤维等。
静息电位是指未受刺激时，细胞膜内外两侧存在一定的电压差，通常为内负外正。
二、动作电位的形成过程动作电位由峰电位（迅速去极化上升支和迅速复极化下降支的总称）和后电位（缓慢的电位变化，包括负后电位和正后电位）组成。
动作电位的形成过程可以分为以下几个阶段：2.1 刺激阶段当可兴奋细胞受到足够强度（大于或等于阈值）的刺激时，细胞膜部分去极化，即膜内外两侧的静息电位减小。
这是由于刺激使膜对钠离子通透性增加，钠离子顺着浓度差和电势差从膜外流入膜内，使膜内正电荷增加。
2.2 去极化阶段当膜去极化达到一定水平（阈值），即-55mV左右时，膜对钠离子通透性突然大量增加，钠离子爆发性地内流，造成膜内外两侧的电势差迅速倒转，即由内负外正变为内正外负。
这构成了动作电位曲线的上升支，称为去极化阶段。
膜内电位高于零电位的部分称为超射。
2.3 复极化阶段当膜内电位达到一定水平（峰值），即+30mV左右时，膜对钠离子通透性迅速下降，钠离子内流停止，同时膜对钾离子通透性增加，钾离子从膜内流出膜外，使膜内外两侧的电势差恢复为内负外正。
这构成了动作电位曲线的下降支，称为复极化阶段。
2.4 后电位阶段在复极化过程中，由于钾离子外流的惯性作用，膜内电位可能低于静息电位水平，出现一段负后电位。
动作电位的三个特征
动作电位的三个特征
动作电位的三个特征是：(1)动作电位产生的“全或无”(all-or-none)现象。
动作电位一经出现,其幅度就达到最大值(当细胞内外Na+的浓度不改变的情况下),不因刺激强度的增强而随之增大。
(2)不衰减性传播。
动作电位产生后,并不局限于受刺激部位,而是通过局部电流迅速向周围传播,直至整个细胞膜都依次产生动作电位。
依靠局部电流进行传播是不衰减的,细胞膜上任意一点产生的动作电位其幅度和波形始终保持不变。
(3)脉冲式发放,连续刺激产生的多个动作电位总有一定时间间隔,而不会融合起来,呈现一个个分离的脉冲式发放。
动作电位的三个特点
动作电位的三个特点动作电位是神经细胞在受到足够强度的刺激时产生的一种电活动。
它是神经系统中信息传递的基本单位，具有以下三个特点：阈值特性、全或无特性和传导特性。
动作电位具有阈值特性。
即当神经细胞受到外界刺激时，只有当刺激强度超过一定的阈值才能触发动作电位的产生。
阈值是一个固定的电位水平，当刺激强度低于这个水平时，神经细胞不会产生动作电位。
但一旦刺激强度达到或超过阈值，神经细胞就会产生一个固定幅度和持续时间的动作电位。
动作电位具有全或无特性。
即一旦动作电位被触发，它的幅度和持续时间就是固定的，与刺激强度的大小无关。
无论刺激强度是微弱的还是强烈的，动作电位的幅度和持续时间都是一样的。
这种全或无特性使得动作电位成为一种可靠的信号传递方式，确保了信息的准确传递。
动作电位具有传导特性。
即一旦动作电位在神经细胞的一部分产生，它会沿着神经细胞的轴突传播到其他部分。
动作电位的传导是一种电流传导，通过离子通道的开闭来实现。
当动作电位在一处触发时，该处的电压变化会导致相邻区域的离子通道打开，从而使电位在轴突上传播。
这种传导特性使得神经细胞能够将信息从一个部位传递到另一个部位，实现神经信号的传递和处理。
在上面的描述中，我们可以看到动作电位具有中心扩展的特点。
中心扩展是指动作电位在神经细胞内部的传播过程。
当刺激强度超过阈值时，动作电位在兴奋的区域产生，并向周围扩展。
这种中心扩展的过程是通过离子通道的开闭来实现的。
当动作电位在一个区域触发时，该区域的电压变化会导致相邻区域的离子通道打开，从而使电位在整个神经细胞内扩展。
这种中心扩展过程确保了动作电位能够在神经细胞内部快速传播，实现信息的传递和处理。
总结一下，动作电位具有阈值特性、全或无特性和传导特性。
其中，阈值特性使得动作电位只有在刺激强度超过一定阈值时才会触发；全或无特性使得动作电位的幅度和持续时间与刺激强度无关；传导特性使得动作电位能够在神经细胞内部快速传播。
这些特点使得动作电位成为神经系统中信息传递的基本单位。
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2.1.2 神经元动作电位的产生机制
神经元具有两个最主要的特性，即兴奋性和传导性。
动作电位（action potential, AP）是神经元兴奋和活动的标志，是神经编码的基本单元，在极为复杂的神经系统网络中，是信息赖以产生、编码、传输、加工和整合的载体。
下面简单的介绍动作电位的产生的机制[3-4]。
1．静息电位及产生原理
（1）静息电位：细胞膜处于安静状态下，存在于膜内、外两侧的电位差，称为静息电位。
如图2.3所示，将两个电极置于安静状态下神经纤维表面任何两点时，示波器屏幕上的光点在等电位线作横向扫描，表示细胞膜表面不存在电位差。
但如将两个电极中的一个微电极（直径不足1μm）的尖端刺入膜内，此时示波器屏幕上光点迅速从等电位下降到一定水平继续作横向扫描，显示膜内电位比膜外电位低，表示细胞膜的内外两侧存在着跨膜电位差。
此电位差即是静息电位。
一般将细胞膜外电位看作零，细胞膜内电位用负值表示。
同类细胞的静息电位较恒定，如哺乳类动物神经细胞的静息电位为－70～－90mV。
安静时，细胞膜两侧这种数值比较稳定的内负外正的状态，称为极化。
极化与静息电位都是细胞处于静息状态的标志。
以静息电位为准，若膜内电位向负值增大的方向变化，称为超极化；若膜内电位向负值减小的方向变化，称为去极化；细胞发生去极化后向原先的极化方向恢复，称为复极化。
从生物电来看，细胞的兴奋和抑制都是以极化为基础，细胞去极化时表现为兴奋，超极化时则表现为抑制（图片来源：青少年宫在线）。
图2.3 静息电位测量示意图
A．膜表面无电位差B．膜内外两侧有电位差
Fig2.3Resting potential measurement diagram.
A. Membrane surface without potential difference
B. Membrane on both sides have a potential difference.
（2）静息电位的产生原理：“离子流学说”认为，生物电产生的前提一是细胞膜内外的离子分布和浓度不同，二是在不同生理状态下，细胞膜对各种离子的通透性有差异。
在静息状态下细胞膜内外主要离子分布及膜对离子的通透性见表2.1。
在静息状态下，由于膜内外K+存在浓度差和膜对K+有较大的通透性，因而一部分K+顺浓度差向膜外扩散，增加膜外正电荷；虽然膜内带负电的蛋白质（A-）有随K＋外流的倾向，但因膜对A-没有通透性，被阻隔在膜的内侧面。
随着K+不断外流，膜外的正电荷逐渐增多，于是膜外电位上升，膜内因负电荷增多而电位下降，这样便使紧靠膜的两侧出现一个外正内负的电位差。
这种电位差的存在，使K+的继续外流受到膜外正电场的排斥和膜内负电场的吸引，以致限制了K+的外流。
随着电位差的增大，K+外流的阻力也随之增大。
最后，当促使K+外流的浓度差和阻止K+外流的电位差所构成的两种力量所形成的电化学平衡相等时，K+的净外流量为0，此时跨膜电位就相当于K+的平衡电位。
K+的平衡电位与实际测得的静息电位略有差别，通常比测定值略高（即值略小），这是由于在静息状态下，膜对Na+也有较小的通透性，有少量Na+顺浓度差向膜内扩散的缘故。
简言之，静息电位主要是K+外流所形成的电一化学平衡电位。
表2.1 细胞膜内外主要离子分布及膜对离子的通透性
Table2.1 The distribution of ions inside and outside cell membrane and membrane
permeability
主要离子离子浓度（mmol／L）膜内与膜外离子比例膜对离子通透性
膜内膜外
Na＋
K＋
Cl－
A－（蛋白质）14
155
8
60
142
5
110
15
1:10
31:1
1:14
4:l
通透性很小
通透性大
通透性次之
无通透性
2．动作电位及其产生原理
（1）动作电位：细胞膜受到刺激时，在静息电位的基础上发生一次可扩布的电位变化，称为动作电位。
动作电位可用上述微电极插入细胞内测量记录下来。
在测出静息电位的基础上，给予神经纤维一个有效刺激，此时在示波器屏幕上即显示出一个动作电位，如图2.4A 所示。
动作电位包括一个上升相和一个下降相，上升相表示膜的去极化过程，此时膜内原有的负电位迅速消失，并进而变为正电位，即由－70～－90mV变为＋20～＋40mV，出现膜两侧电位倒转（外负内正），整个膜电位变化的幅度可达90～130mV。
其超出零电位的部分
称为超射。
下降相代表膜的复极化过程，是膜内电位从上升相顶端下降到静息电位水平的过程。
神经纤维的动作电位，主要部分由于幅度大、时程短（不到2ms），电位波形呈尖峰形，称为峰电位（Spike potential）。
在峰电位完全恢复到静息电位水平之前，膜两侧还有微小的连续缓慢的电变化，称为后电位。
从生物电角度来看，动作电位与兴奋两者是同义语，兴奋性是指细胞或组织产生动作电位的能力。
动作电位一旦产生，细胞的兴奋性也相应发生一系列改变。
从时程上来说，峰电位相当于细胞的绝对不应期；后电位的前段相当于相对不应期和超常期；后电位的后段相当于低常期，如图2.4B所示。
膜电位恢复到静息电位水平，兴奋性也就恢复正常。
（2）动作电位的产生及原理：细胞膜受到刺激后，首先是该部位细胞膜上Na+通道少量开放，膜对Na+的通透性稍有增加，少量Na+由膜外流入膜内，使膜内外电位差减小，称为局部去极化或局部电位，局部电位不能远传。
但Na+内流使膜内负电位减小到某一临界数值时，受刺激部位的膜上Na+通道全部开放，使膜对Na+的通透性突然增大，于是膜外Na+顺浓度差和电位差迅速大量内流，从而爆发动作电位。
Na+内流是一个正反馈过程（再生性）。
使膜对Na+通透性突然增大的临界膜电位数值，称为阈电位。
阈电位比静息电位约小10～20mV。
任何刺激必须使内负电位降到阈电位水平，才能爆发动作电位。