.神经元.静息电位.动作电位
静息电位和动作电位的概念及形成机制
静息电位和动作电位的概念及形成机制静息电位和动作电位的概念及形成机制一、静息电位的概念及形成机制1. 静息电位的概念静息电位是指神经细胞在未被刺激时的电位状态。
在静息状态下，细胞内外存在电化学梯度，使神经元内外细胞膜的电位差保持在负数水平，为-70mV左右。
2. 静息电位的形成机制静息电位的形成主要与离子的通透性和Na+/K+泵有关。
在静息状态下，细胞膜上的Na+和K+离子通道处于闭合状态，但是Na+/K+泵仍在起作用，将细胞内的Na+排出，K+输进，维持细胞内外的离子平衡，保持负电位。
3. 静息电位的重要性静息电位是神经细胞正常功能的基础，它保证了细胞对外部刺激的敏感性，使神经元能够正常传递和处理信息。
二、动作电位的概念及形成机制1. 动作电位的概念动作电位是神经元在受到刺激时产生的短暂的电位变化。
它是神经元传递信息的基本单位，具有快速传导和全或无的特点。
2. 动作电位的形成机制动作电位的形成包括兴奋、去极化和复极化三个阶段。
当神经元受到足够的刺激时，细胞膜上的Na+通道打开，Na+大量流入细胞内，使细胞内外电位逆转，形成去极化；随后Na+通道关闭，K+通道打开，K+大量流出，使细胞内外电位恢复，形成复极化。
3. 动作电位的重要性动作电位是神经元传递信息的方式，它能够在神经元内外迅速传递信息，使神经元之间能够进行有效的通讯，实现信息的处理和传递。
总结与回顾：静息电位和动作电位是神经元活动的重要基础。
静息电位维持着神经元的正常状态，使其对外部刺激保持敏感；而动作电位则实现了神经元信息的传递，是神经元活动中最基本的过程之一。
在细胞水平上，静息电位的形成主要与离子的通透性和Na+/K+泵有关，通过保持细胞内外的离子平衡来维持静息状态；而动作电位的形成则依赖于离子通道的开闭和离子内外的流动，通过电压门控离子通道的开合来实现电位的变化。
个人观点和理解：静息电位和动作电位是神经元活动的核心过程，对于理解神经元的功能和信息传递具有重要意义。
神经系统的电生理学研究
神经系统的电生理学研究神经系统的电生理学研究是现代神经科学领域中的重要分支，通过记录和分析神经元活动产生的电信号，揭示了神经系统的结构和功能。
电生理学研究的发展，为我们理解大脑功能和神经疾病的机制提供了重要的线索和工具。
一、神经细胞和动作电位神经细胞是神经系统的基本单位，它们通过产生和传递电信号来进行信息处理。
神经细胞的电信号主要表现为动作电位，是一种快速而短暂的电压变化。
动作电位的产生与离子通道的开关和离子梯度的变化密切相关。
在静息状态下，神经细胞内外的离子浓度存在差异，形成了静息电位。
当受到足够强度的刺激时，离子通道打开，离子开始跨越细胞膜并改变静息电位，产生一个动作电位。
二、膜片钳技术及其在电生理学研究中的应用膜片钳技术是电生理学研究中常用的方法之一，它能够记录单个神经细胞的电活动。
该技术通过在神经细胞周围形成一个稳定的膜片，使得记录电极可以稳定地接触到细胞膜上，并记录下来细胞的电活动。
膜片钳技术可以测量神经元的静息电位、动作电位及其形成的机制等。
三、脑电图与事件相关电位脑电图是记录大脑电活动的一种方法，通过在头皮上放置多个电极，可以测量到大脑不同区域的电信号。
脑电图记录到的信号主要是大量神经元的集体活动。
脑电图通过观察信号的频率、振幅和波形等特征，可以提供一些关于大脑功能和神经疾病的信息。
而事件相关电位是脑电图上特定刺激或任务产生的电位变化，它能够反映出大脑对刺激或任务的加工和处理。
四、多通道电生理记录技术多通道电生理记录技术在神经科学研究中扮演着重要角色。
传统的单通道记录只能获取到一部分神经元的活动信息，而多通道记录则可以同时记录多个神经元的活动，从而提供更全面的信息。
这种技术的发展使得我们能够更好地理解神经网络的功能和神经疾病的病理机制。
五、深度脑电图和脑-机接口深度脑电图是一种通过在脑内植入电极来记录大脑电信号的技术。
与传统的脑电图不同，深度脑电图可以直接记录到大脑深部结构的电活动，提供更准确和精细的信息。
第一节神经元的静息膜电位和动作电位
无髓鞘纤维的兴奋传导
•1850年著名德国生理学家Helmholtz首次对蛙神经的传导 速度进行了测量，结果为每秒27～30m/s。 •1879年Hermann又提出了现在看来仍属正确的关于兴奋 传导的局部电流学说 (local current theory)，即认为在兴 奋部位产生的电位差又刺激相邻部位，在两者之间产生的 局部电流，使相邻部位去极化，达到阈值便在相邻部位产 生兴奋。兴奋便是以此机制快速扩布的。 •根据局部电流学说，应在兴奋点有电流从轴浆中流向相邻 的末兴奋点，在该点穿出轴突膜，再从纤维外流回兴奋点 形成局部电流回路。如果这种设想是正确的，那么增大或 降低纤维外电阻势必影响兴奋的传导速度。 •于1937年Hodgkin对此进行了实验证明。他将单根蟹神经 纤维放在油里以增加外电阻便明显地降低了兴奋传导速度。
神经元的电活动和神经元间信息的传递
生物电研究简史
刺激 (stimulus), 兴奋性 (excitability), 兴奋 (excitation) 伽伐尼（Galvani,L. 1737-1798）的实验 无金属收缩实验 二次收缩实验 • 20年代Gasser和Erlanger将阴极线示波器等近代电子 学设备引人神经生理学研究，获1944年诺贝尔奖。 • Hodgkin、Huxley 和Eccles三人分享了1963的生理学 或医学诺贝尔奖。（胞内记录） • Katz用微电极技术开展了神经肌肉接头突触的研究， 为此于1970年也获得了诺贝尔奖。
性状与功能
全或无式脉冲反应 局部电位是随刺激的增强而变大，但动作电位则 在阈下刺激时根本不出现 (无)，而当刺激一旦达阈值 以及超过阈值、便立刻产生并达到最大值(全) 。这种 反应方式称全或无反应。
不减衰传导 动作电位发生的部位 （内正外负）对仍处于静 息膜电位 (内负外正)的相邻部位形成刺激，并且其强 度明显超过阈值。因此相邻部位因受到阈上刺激而进 人兴奋状态，并且也随之产生全或无式动作电位。这 样，在神经元一处产生的动作电位便以这种局部电流 机制依次诱发相邻部位产生动作电位，又由于动作电 位是全或无式反应，所以它可不减衰地向远距离传导。
静息电位和动作电位产生原理
静息电位和动作电位产生原理
神经元是神经系统的基本单位，它们通过电信号传递信息。
静息电位和动作电位是神经元电信号的两种形式，它们的产生原理是不同的。
静息电位是神经元在静止状态下的电位差，通常为-70mV。
这个电位差是由神经元细胞膜上的离子通道控制的。
细胞膜上有许多离子通道，其中最重要的是钠离子通道和钾离子通道。
在静息状态下，钠离子通道关闭，钾离子通道开放，使得细胞内外的离子浓度保持不平衡，从而形成静息电位。
这种电位差是维持神经元正常功能的基础，它使得神经元能够对外界刺激做出反应。
当神经元受到足够的刺激时，静息电位会发生变化，这种变化被称为动作电位。
动作电位是神经元在兴奋状态下的电信号，它是由钠离子通道和钾离子通道的开放和关闭所引起的。
当神经元受到足够的刺激时，钠离子通道会迅速开放，使得细胞内外的离子浓度发生短暂的反转，从而形成一个电位峰。
这个电位峰随后会迅速下降，因为钠离子通道会关闭，钾离子通道则会开放，使得细胞内外的离子浓度重新恢复平衡。
这个过程被称为复极化，它使得神经元回到静息状态。
动作电位的产生是一个快速而复杂的过程，它涉及到许多离子通道的开放和关闭。
这个过程的速度和强度可以被调节，从而使得神经
元能够对不同的刺激做出不同的反应。
动作电位的传递是神经元之间信息传递的基础，它使得神经系统能够完成复杂的信息处理和控制。
静息电位和动作电位是神经元电信号的两种形式，它们的产生原理是由离子通道的开放和关闭所控制的。
这种电信号的传递是神经系统正常功能的基础，它使得神经元能够对外界刺激做出反应，完成复杂的信息处理和控制。
静息电位和动作电位形成原因和相关练习培训课件
3/11/2021
静息电位和动作电位形成原因和相关练 习
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• 例4：如图是一个反射弧的部分结构图，甲、乙表示连接 在神经纤维上的电流表。当在A点以一定的电流刺激，甲、 乙电流表的指针发生的变化正确的是（ D ）
• A．甲、乙都发生两次方向相反的偏转
• B．甲发生两次方向相反的偏转，乙不偏转
• C．甲不偏转，乙发生两次方向相反的偏转
3/11/2021
静息电位和动作电位形成原因和相关练 习
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1．1 形成过程
ab段：阈刺激或阈上刺激使Na＋少量内流，细胞部分去极化至阈电位水平 bc段：Na＋内流达到阈电位水平后，与细胞去极化形成正反馈，Na＋爆发 性内流，达到Na＋平衡电位（膜内为正膜外为负），形成动作电位上升支。 c点：膜去极化达一定电位水平 (峰值)，Na＋内流停止、K＋开始迅速外流。 cd段：K＋迅速外流,形成动作电位下降支。此时不需耗能。 de段：K＋外流使膜外大量堆积K+，产生负后电位，阻止K+继续外流； ef段：在Na＋-K+泵的作用下，泵出3个Na+和泵入2个K+产生正后电位，恢 复兴奋前的离子分布的浓度（静息电位）。这一过程逆浓度梯度进行，需要 ATP供能
静息电位和动作电位
简介静息电位（Resting Potential , RP ）是指细胞未受刺激时，存在于细胞膜内外两侧的外正内负的电位差。
由于这一电位差存在于安静细胞膜的两侧，故亦称跨膜静息电位，简称静息电位或膜电位。
形成机理静息电位产生的基本原因是离子的跨膜扩散，和钠- 钾泵的特点也有关系。
细胞膜内K+浓度高于细胞外。
安静状态下膜对K+通透性大，K+顺浓度差向膜外扩散，膜内的蛋白质负离子不能通过膜而被阻止在膜内，结果引起膜外正电荷增多，电位变正；膜内负电荷相对增多，电位变负，产生膜内外电位差。
这个电位差阻止K+进一步外流，当促使K+外流浓度差和阻止K+外流的电位差这两种相互对抗的力量相等时，K+外流停止。
膜内外电位差便维持在一个稳定的状态，即静息电位。
测定静息电位的方法插入膜内的是尖端直径＜1μm的玻璃管微电极，管内充以KCl溶液，膜外为参考电极，两电极连接到电位仪测定极间电位差。
静息电位都表现为膜内比膜外电位低，即膜内带负电而膜外带正电。
这种内负外正的状态，称为极化状态。
静息电位是一种稳定的直流电位，但各种细胞的数值不同。
哺乳动物的神经细胞的静息电位为-70mV（即膜内比膜外电位低70mV），骨骼肌细胞为-90mV，人的红细胞为-10mV。
静息电位的产生与细胞膜内外离子的分布和运动有关。
正常时细胞内的K+浓度和有机负离子A-浓度比膜外高，而细胞外的Na+浓度和Cl-浓度比膜内高。
在这种情况下，K+和A-有向膜外扩散的趋势，而Na+和Cl-有向膜内扩散的趋势。
但细胞膜在安静时，对K+的通透性较大，对Na+和Cl-的通透性很小，而对A-几乎不通透。
因此，K+顺着浓度梯度经膜扩散到膜外使膜外具有较多的正电荷，有机负离子A-由於不能透过膜而留在膜内使膜内具有较多的负电荷。
这就造成了膜外变正、膜内变负的极化状态。
由K+扩散到膜外造成的外正内负的电位差，将成为阻止K+外移的力量，而随着K+外移的增加，阻止K+外移的电位差也增大。
动作电位
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 differenceB. 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。
神经系统离子通道疾病0312
心脏疾病
钠通道病
• 钠离子通道在大多数兴奋细胞动作电位的起始阶 段起重要作用，已经发现的钠通道病有高钾型周 期性麻痹、正常血钾型周期性麻痹、部分低钾型 周期性麻痹、先天性副肌强直、各型钾加重的肌 强直、先天性肌无力、3-型长QT综合征、1-型假 性醛固酮减少症、Liddle综合征、全面性癫痫热 性发作叠加症(generalized epilepsy with febrile seizures plus)等.
• 这一时期是生物膜离子通道的飞跃发展时期，随着膜片钳技术的使用 以及生化技术的进步，人们已经分离纯化出许多不同的通道蛋白,开始 直接研究离子通道的结构与功能关系，使离子通道的研究有了飞跃发 展。
离子通道本质特征与分类
所谓离子通道，其实质就是细胞膜上的一种蛋白结构，其结构类 似细胞内外之间的门和通道，故称离子通道。其功能是选择性让一些 离子进出细胞。离子通道的主要特性有：选择性②开关性（可控性） ③饱和性。即不同的离子通道对不同离子的通透性有明显差别，运输 速度和细胞膜上离子通道密度有关。 • 离子通道是一种具有对离子选择性孔和门控机制的结构。因此根 据门控机制的不同，可以把离子通道分为:电压门控离子通道、配体门 控离子通道、环核苷酸门控离子通道、机械力敏感的离子通道。根据 不同离子通道对离子的选择性不同，可以把离子通道分为钠离子通道、 钙离子通道、钾离子通道、TRP通道、水通道。 •
神经系统离子通道疾病
2014.3
神经元的电学特征
• 神经系统的基本功能是信息传递，神经元的独立结构包括：轴突 （axon），用于细胞内信息传导，树突（dendrite），主要接受其他神 经元的信息；突触（synapse），三者中最高度特意化的结构，是神经 元间信息传递的部位。 • 脑细胞的组成：脑细胞是由神经元和胶质细胞组成的，后者包括星形 胶质细胞和少突胶质细胞。在中枢神经中，少突胶质细胞可形成包绕 轴突的髓鞘。
(整理)神经元电活动
神经元的电活动静息电位和动作电位神经元由胞体、轴突和树突组成。
在静息情况下，细胞内以K+ 和有机负离子为主，细胞外以Na+、Ca2+和Cl-为主，维持静息电位在-70 mV ——-90mV (细胞膜内为负，细胞膜外为正)。
在细胞兴奋时，Na+通道开放，Na+内流，使膜内变正，产生去极化，形成动作电位的上升支；随后K+顺浓度差外流，膜内再次变负，称为复极化，形成动作电位的下降支。
最后通过Na+ -K+-ATP泵逆浓度差将细胞内多余的运送到细胞外，同时将细胞外多余的运送到细胞内。
由Na+快速内流构成的锋电位时间非常短暂（<2 ms）, 并在细胞外衰减，因而不是构成皮层脑电图电位的主要成分。
除Na+电位外，在细胞膜兴奋时，还存在另一个重要的非突触电位，它由Ca2+缓慢内流的引起，可产生20 mV ——50mV的高电压，并可在一群神经元中形成同步化锋电位，在癫痫样放电中具有重要作用。
动作电位沿轴突（神经纤维）的传导是双向的，以局部电流的形式传向远端。
但在到达突触时，动作电位只能从突触前膜向另一神经元的突触后膜单向传导。
突触结构和神经递质两个神经元之间的接触点称为突触（synapse），由突触前膜、突触后膜和突触间隙构成。
神经元之间可通过轴突—树突、轴突—胞体、轴突—轴突等多种方式实现突触连接。
一个神经元兴奋后对下一级神经元的作用取决于神经末梢(突触前膜)说是放的神经递质或调质的功能。
兴奋性神经递质使突触后膜去极化，导致静息电位升高，神经元兴奋性增加，引起兴奋性突触后电位（EPSP）；而抑制性神经递质则使突触后膜超级化，静息电位降低，神经元兴奋性降低，引起抑制性突触后电位（IPSP）。
兴奋性电流主要与Na+、Ca2+内流有关，而抑制性电流主要涉及K+、Cl-外流。
在大多数生理情况下，突触活动是构成脑电图电位的最主要成分。
脑内主要的兴奋性氨基酸为谷氨酸和天门冬氨酸，对大脑皮层神经元、海马、丘脑、小脑等结构都能产生极强的兴奋作用，是脑内大多数兴奋性神经元的递质。
动作电位静息电位
动作电位静息电位1. 什么是动作电位和静息电位？动作电位和静息电位是神经元细胞膜的两种电位状态。
动作电位是指神经元细胞膜在受到足够强度的刺激后，发生短暂的电压变化的过程。
而静息电位则是指神经元细胞膜在没有受到任何刺激时的电压状态。
2. 动作电位的过程当神经元受到足够强度的刺激时，细胞膜内外的离子浓度发生瞬间变化，导致细胞膜内外电位的反转。
这种电位反转的过程被称为动作电位。
动作电位的过程可以分为四个阶段：- 静息状态：细胞膜内外的离子浓度分布保持不变，细胞膜内外电位差为-70mV左右。
- 起始阶段：细胞膜受到刺激后，细胞膜内外的离子浓度发生瞬间变化，导致细胞膜内外电位差快速反转到+30mV左右。
- 上升阶段：细胞膜内外电位差继续上升到峰值，此时细胞膜内外电位差为+30mV左右。
- 下降阶段：细胞膜内外电位差开始迅速下降，恢复到静息状态。
3. 静息电位的维持静息电位的维持与神经元细胞膜内外的离子浓度分布有关。
在静息状态下，神经元细胞膜内外的离子浓度分布如下：- 细胞内钾离子（K+）浓度高，细胞外钠离子（Na+）浓度高。
- 细胞内氯离子（Cl-）浓度低，细胞外氯离子（Cl-）浓度高。
这种离子分布的差异导致了细胞膜内外的电位差，使得细胞膜内电位为负电荷，外电位为正电荷。
这种静息状态的电位差通常为-70mV左右。
维持这种静息状态需要通过细胞膜上的离子通道和离子泵来实现。
4. 总结动作电位和静息电位是神经元细胞膜的两种电位状态。
动作电位指细胞膜在受到足够强度的刺激后，发生短暂的电压变化的过程。
静息电位指细胞膜在没有受到任何刺激时的电压状态。
神经元细胞膜内外离子浓度分布的差异是维持静息电位的主要原因。
通过细胞膜上的离子通道和离子泵来调节离子浓度分布，从而维持静息状态。
动作电位和静息电位的研究有助于人们更好地理解神经元的工作原理，为治疗神经系统相关疾病提供参考。
静息电位与动作电位形成原因及相关练习
• 例2：根据下图分析神经细胞，叙述错误的是（ A ） • A．此图可表示突触小泡膜 • B．静息电位的形成可能与膜上的②、⑤等载体有关 • C．若此图为突触后膜，则突触间隙位于图示膜的A面 • D．若将神经细胞膜的磷脂层平展在空气—水界面上，③
与水面接触
• 解析：本题考查了与兴奋在神经纤维上的神经传导以及 兴奋在神经元之间的传递有关的一些知识。突触小泡为细 胞器，来源于高尔基体，其膜上一般不含多糖，此图不可 能是突触小泡膜。电位的产生与离子运输有关，离子的运 输与载体蛋白有关。而突触后膜的识别则与糖蛋白有关， 有糖蛋白一侧则位于细胞外侧面。磷脂分子③部分为亲水 端，能与水接触。
3．神经电位差测定的常见类型： （1）静息电位测定方式：静息电位常见的测定方式是将电流表的两个电极一个放在神经 纤维的外侧，另一个放在神经纤维的内侧（如右上图），由于内外两侧存在电势差，因 此电流表指针会发生偏转。 （2）动作电位测定方式：
①在一个神经纤维上的测定：是指将电流表的两个电极放在同一个神经纤维的外侧（A处 和B处），来测定两个电极处是否有电位差。其放置方式如图。
• 对于一个神经纤维上电位的测定，如电流表指针发生了偏转，则说明 A B两点存在电势差。一般的做法是在该神经纤维上C点给一个足够 强度的刺激，从而观察电流表发生几次偏转，方向是否一致？
• 当刺激点C到达A、B两点距离相等时，神经冲动同时到达A、B两点， 两点虽然均产生了动作电位，但是仍然不存在电势差，因此电流表不 会发生偏转。只要刺激点C与A、B点在同一神经元上，且CA与CB不 相等，电流表就会发生两次方向相反的偏转。
神经元跨膜电位了解神经元静息电位和动作电位的产生过程
神经元跨膜电位了解神经元静息电位和动作电位的产生过程神经元是构成神经系统的基本细胞单位，它负责传递信息和产生行为。
神经元的两个重要电位是静息电位和动作电位，它们在神经系统中起着至关重要的作用。
本文将详细介绍神经元的跨膜电位、神经元的静息电位和动作电位的产生过程。
一、神经元的跨膜电位神经元细胞膜内外的电位差称为跨膜电位。
在神经元的静息状态下，细胞膜内比外负电，形成了静息电位。
通常情况下，静息电位的数值大约为-70毫伏（mV）。
跨膜电位的维持和改变是基于神经元细胞膜内外离子的不平衡分布以及离子通道的特性。
神经元细胞膜主要由钠、钾、氯等离子通道组成，这些通道可以打开或关闭，以控制离子的流动，进而改变跨膜电位。
二、神经元的静息电位产生过程神经元的静息电位产生是由于细胞膜内外离子的不平衡分布所引起的。
主要有以下三个方面的因素：1. 钠-钾泵：细胞膜上存在着钠-钾泵，它能主动将细胞内的钠离子排出，同时将细胞外的钾离子吸入细胞内。
这一过程需要消耗能量，维持了细胞内外钠、钾离子的不平衡分布。
2. 非特异性离子通道：神经元细胞膜还存在着非特异性离子通道，这些通道能通过被动扩散的方式使钠、钾等离子发生穿透。
由于静息状态下钠离子内流和钾离子外流的速率大致相等，维持了静息电位的稳定。
3. 膜内外离子浓度差：细胞膜内外的锁定离子浓度差也是静息电位产生的重要因素。
细胞内钾离子浓度较高，而细胞外钠离子浓度较高，这种不平衡的离子分布也会影响静息电位的维持。
综合以上因素，静息电位维持在-70mV左右，为神经元传递信息提供了基础状态。
三、神经元的动作电位产生过程在神经元受到足够大的刺激时，会引发动作电位的产生。
动作电位是一种快速且短暂的电势变化，通常持续时间为1至2毫秒。
动作电位的产生过程主要分为兴奋阈值的达到、离子通道的开放和关闭、离子流动以及电势恢复等几个关键步骤：1. 兴奋阈值：当神经元受到的刺激超过一定程度时，兴奋阈值将会被触发。
静息电位和动作电位的概念及形成机制
静息电位和动作电位的概念及形成机制一、静息电位的概念静息电位是指在神经元或肌细胞处于静息状态时，细胞内外的电位差。
在细胞膜内外侧产生的电压差异，形成静息电位。
一般情况下，静息电位为-70mV左右。
静息电位的存在，是生物神经元和肌肉细胞能够进行正常信号传导和兴奋性行为的重要基础。
静息电位是由细胞质内、外离子浓度梯度和细胞膜通透性共同作用的结果。
在静息状态下，细胞质内部存在高浓度的钾离子，而细胞外则存在高浓度的钠离子和氯离子。
细胞膜对钠、钾和氯离子的通透性不同，导致了这种电位差的形成。
静息电位的维持对于细胞的正常功能和生理活动至关重要。
它不仅能够维持细胞内外离子平衡，还能够保证细胞的正常兴奋和传导。
二、动作电位的概念动作电位是指在细胞兴奋状态下，细胞膜内外突然出现的短暂电压变化。
动作电位是神经元和肌肉细胞进行信号传导的基本单位，是产生神经冲动和肌肉收缩的物理基础。
动作电位的形成需要经历一系列的复杂过程。
当细胞受到刺激而兴奋时，细胞膜上的离子通道会发生开放和关闭的变化，导致钠离子快速内流和钾离子慢速外流。
这一过程导致了细胞膜内外的电位迅速变化，从而产生了动作电位。
动作电位具有快速传导、一次触发和不衰减的特点，能够保证神经信号和肌肉收缩的快速、准确和有效传导。
三、静息电位和动作电位的形成机制1. 静息电位的形成机制静息电位的形成受到静息时细胞膜的通透性和离子浓度梯度的影响。
细胞膜上的钠-钾泵能够使细胞内钠离子浓度降低，细胞内外存在电学和化学的离子浓度梯度。
细胞膜上的钠和钾通道保持半开状态，使得细胞膜内外的离子保持动态平衡，从而维持了静息电位的稳定状态。
2. 动作电位的形成机制动作电位的形成涉及到离子通道的快速开放和关闭。
当细胞受到刺激而兴奋时，细胞膜上的钠通道会迅速开放，使得钠离子快速内流，细胞膜内外的电位快速升高；随后钠通道关闭，钾通道开放，钾离子慢速外流，使得细胞膜内外的电位迅速下降和恢复。
这一过程形成了动作电位。
神经系统的结构与功能——神经元与动作电位
接受（足够强度）刺激后，会 产生神经冲动，并沿着轴突传递 出去
思考： 辨认下列结构
树突 胞体 轴突
A B C
思考： 神经冲动（兴奋） 具体是怎样的信号？
静息时
++
++
- ++ ++
- -
- -
- -
静息电位：内负外正 （膜的极化状态）
静息时
膜电位如何传导和传 递？
指针偏转问题
e 1.刺激a指针偏转次数和方向
2.刺激c指针偏转次数和方向
3.刺激e指针偏转次数和方向
+ + + + + + - - - - - - - - - - + + + + + +
静息电位：内负外正 （膜的极化状态）
适宜刺激
A
&# - -
- ++
- ++
指针偏转情况
刺激会使神经产生一个负电波（动作电 位---神经冲动），并沿神经传导。
适宜刺激
+ + - - + + - - + + - - + + + + - - + +
脊髓 脑神经
周围神 经系统
脊神经 传入神经 感觉神经 运动神经
周围神经系统 （按功能分）
传出神经
思考：
神经系统基本结构 和功能单位是什么，有 何特点？
二、神经元—结构和功能单位 1.组成 胞体和突起
细胞核 轴突末梢
树 突 （短而多） 胞体
生物电名词解释
生物电名词解释
生物电是指在生物体内产生的电信号。
这些电信号是由细胞内外的化学反应和离子流动产生的。
生物电在生理学、医学和工程学等领域有重要应用。
下面是一些生物电的常见名词解释：
1. 神经元：神经元是神经系统中的基本单元，负责传递神经信号。
神经元通过电信号来传递信息，在神经元内部和周围的组织中产生电荷差，形成静息电位和动作电位。
2. 静息电位：静息电位是神经元在未受到刺激时的电位。
在静息状态下，神经元内外的离子浓度差会导致电荷差，形成负电荷内、正电荷外的静息电位。
3. 动作电位：动作电位是神经元在受到足够的刺激时，内部电位突然变为正的电信号。
这个信号会沿着神经元的轴突传递，达到神经元末梢，进而释放神经递质物质，使得神经信号得以传递。
4. EEG：脑电图(EEG)是一种测量脑部电活动的技术。
通过在头皮上放置电极，可以记录到脑部产生的电信号。
EEG可以用来诊断癫痫、睡眠障碍和其他脑部疾病。
5. ECG：心电图(ECG)是一种用来测量心脏电活动的技术。
通过在胸部放置电极，可以记录到心脏产生的电信号。
ECG可以用来诊断心律不齐、心肌缺血和其他心脏疾病。
6. EMG：肌电图(EMG)是一种测量肌肉电活动的技术。
通过在肌肉上放置电极，可以记录到肌肉产生的电信号。
EMG可以用来诊断肌肉疾病、神经肌肉疾病和其他神经疾病。
以上这些名词是生物电领域中比较重要的概念，掌握它们对于理解生物电的产生、传递和应用至关重要。
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（粗面内质网的下一个工 种）
《探索脑》P31
线粒体：神经元里的发电厂。 合成ATP，提供能量。
“吸入”丙酮酸 + 氧气，合成ATP（三磷酸腺苷）
1微米的香肠 《探索脑》P31
ATP是细胞内的能量流通物质
储藏在ATP中的化学能（？），供给神经元大多 数生化反应。
像图灵机吗？有点儿。
图片来源：jake
《探索脑》P30
不同场所合成的蛋白质， 有不同的归宿
游离核糖体上合成的蛋白质： 释放入胞液。
粗面内质网上合成的蛋白质： 嵌入细胞膜 or 细胞器膜。
——正是这些膜上蛋白（哪些？稍后详解） ， 给予了神经元奇妙的信息处理能力。
高尔基体：
蛋白质“翻译后”进行大 量化学修饰（？）的场所
一、作为一个细胞，神经元的信息 处理能力从何而来？（《探索脑》第2章）
基本思路：结构——功能相关性
1.外部形态上，神经元 与其它细胞有何不同？
胞体：直径20微米，含有细 胞核及其它细胞器。（人眼 分辨率极限：100微米。）
轴突：一般只有1个，长度可 达1米，传递神经元的输出信 号。轴突可有分支，成直角。
树突：长度小于2毫米，接受 输入信号。
《探索脑》P25
和其它细胞 比较一下外 形：
神经突起是 神经元细胞 的独有结构.
2.神经元内部的那些奇形怪状的细胞器， 都是干神马用的？
《探索脑》P28
细胞核：封装遗传信息，最终决
定了神经元蛋白质的结构和功能
细胞核内有46条染色体；
每条染色体含有2纳米宽的连续双螺旋DNA （脱氧核糖核酸），总长>2米。
【探索脑读书会】 第1次讨论问题列表
神经系统结构和功能的基本单位 ——神经元、静息电位、动作电位。
2019年4月10日 北京叁号会所 何永振集智俱乐部 heyz163
人类应当知道，因为有了脑，我们才有了乐趣、欣 喜、欢笑和运动，才有了悲痛、哀伤、绝望和无尽的忧 思。因为有了脑，我们才以一种独特的方式拥有了智慧、 获得了知识；我们才看得见、听得到；我们才懂得了美 与丑、善与恶；我们才感受到甜美与无味……同样，因 为有了脑，我们才会发狂和神智昏迷，才会被畏惧和恐 怖所侵扰……我们之所以会经受这些折磨，是因为脑有 了病恙……由于这样一些原因，我认为，脑在一个人的 机体中行使了至高无上的权力。
——Hippocrates（希波克拉底，古希腊医师，西方 医学之父），On the Sacred Disease，论神圣的疾病， 公元前4世纪 （《神经科学——探索脑》第二版P3）
神经系统的两类细胞
神经元 约1000亿 负责处理信息
神经胶质细胞 数量10倍于神经元 隔离、支持以及营养周围神经元&处理信息
例：神经元膜上的特定蛋白（离子泵），利用 ATP释放的能量 将某些物质跨细胞膜从低浓度 “泵”到高浓度 维持神经元内外的浓度差 使得静息电位和动作电位成为可能。
例：给驱动蛋白&动力蛋白供能（在轴突里）。
3.轴突不含核糖体，蛋白质从哪来？ ——胞体
轴突：输出神经信号
轴浆运输：蛋白质合成于胞体，沿轴突运输。 顺向运输：蛋白质（？）存储于囊泡，胞体末梢，
理解动作电位，先要理解静息电位
静息电位：神经元不冲动时，称为静息态。 神经元膜内表面，分布负电荷，这种跨膜 电荷分布的差异，称为静息膜电位。
动作电位：静息电位的短暂翻转（可短至1 毫秒），与膜外相比，膜内变为正电荷。
2.对于静息电位，神经元膜上两种 重要跨膜蛋白质，为何缺一不可？
离子通道（ion channel）（双向？）
神经末梢注射HRP (辣根过氧化物酶)
经逆向运输至胞体 化学反应使脑切片
上的HRP显影 揭示脑内连接。
注射+显影： 追踪神经连接
狂犬病毒也会搭便车：
由皮肤上轴突末梢
经逆向运输进入神经
系统 疯狂复制，
杀死宿主神经元
感染者死亡。
《探索脑》P39
二、静息态下，神经元膜内的负电位 如何产生和维持？（静息电位原理）
DNA字符串上的段落就是基因，长0.1至几 微米。
DNA在细胞核，but蛋白质合成在细 胞质，信息如何传达？
还好，有mRNA（信使核糖核酸）作为信使
分子生物学的中心法则：
转录
翻译
DNA
mRNA
蛋白质
转录：组装一段含有基因信息的mRNA。
《探索脑》P29
粗面内质网：合成蛋白质的工厂
翻译：
附在粗面内质网上的核糖体， 以氨基酸为原料， 根据mRNA提供的蓝图（遗传信息）， 合成蛋白质。
粗面内质网 & 核糖体
（25纳米） 《探索脑》P29
绿色小花：核糖体； 红丝带：mRNA 黄丝带：合成的蛋白质；
《探索脑》P30
合在 成粗 蛋面 白内 质质 。网
和 游 离 核 糖 体
上 ，
由“驱动蛋白”运输。 逆向运输：末梢胞体，由“动力蛋白”运输，给
胞体提供轴突末梢需求变化的信息。 这个过程需要线粒体合成的ATP提供能量
驱动蛋白担 任“腿脚” 的顺向运输。
沿着轴突， 胞体末梢
如果你是脑 科学研究人员， 你能借助这个 系统追踪脑内 的神经连接吗？
《探索脑》P38
选择性地通透离子，高浓度 低浓度；
钠通道：几乎只通透 Na
钾通道：只通透 K
钙通道：只通透 Ca
正离子通过神经元膜，负离子不通过，则膜内 外必然产生正负电荷的净差，即膜内外的电位 差。
门控（gating）特性，通道可根据膜局部微环境 的改变，进行开放和关闭。
嵌入神经元膜的离子通道
《探索脑》P55
另外一种重要的跨膜蛋梯度。
（《探索脑》第3章）
1.满是漏洞的轴突，在传播电信号 时，与铜导线相比有什么优势？
铜导线
轴突
良导体，电子导电 带电原子（离子）导电
绝缘性好（绝缘层 浸浴在可导电的含盐细胞外液中，
或空气）
就像水流过满是漏洞的水管
被动传导，信号随 动作电位：固定大小和持续时间的
距离衰减
信号。
信息编码方式：单个神经元上动作 电位的频率 &触发动作电位的神经 元分布与数量。