动作电位：传播和阶段 - GEOGRAFÍA - 2025

该动作电位是发生在我们大脑中神经元一个短暂的电或化学现象。可以说，这是一个神经元传递给其他神经元的信息。

动作电位在细胞体（核）中产生，也称为体细胞。它穿过整个轴突（神经元延伸，类似于导线），直到到达末端，称为终端按钮。

给定轴突上的动作电位始终具有相同的持续时间和强度。如果轴突分支到其他过程，动作电位分裂，但其强度不会降低。

当动作电位到达神经元的末端按钮时，它们会分泌称为神经递质的化学物质。这些物质激发或抑制接受它们的神经元，能够在所述神经元中产生动作电位。

关于神经元动作电位的许多已知信息都来自于巨型鱿鱼轴突的实验。由于它的大小，从头到尾都很容易研究。它们可以使动物运动。

神经元膜电位

A.理想动作电位的示意图。B.潜在动作的真实记录。资料来源：zh：Memenen / CC BY-SA（http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/）

神经元内部的电荷与外部的电荷不同。这种差异称为膜电位。

当神经元处于静息电位时，这意味着其电荷不会被兴奋性或抑制性突触电位改变。

另一方面，当其他电位影响它时，膜电位可以降低。这就是所谓的去极化。

相反，当膜电位相对于其正常电位增加时，就会发生称为超极化的现象。

当膜电位突然非常迅速地反转时，就会产生动作电位。这由短暂的电脉冲组成，该电脉冲被转换为通过神经元轴突传播的信息。它从单元格开始，到达终端按钮。

神经冲动沿着轴突行进

重要的是，为了产生动作电位，电变化必须达到一个阈值，称为激励阈值。膜电位的值必须为达到动作电位而必须达到。

化学突触示意图

动作电位和离子水平的变化

动作电位期间神经元的膜通透性。静止状态（1），钠和钾离子无法通过膜，并且神经元内部具有负电荷。神经元的去极化（2）激活钠通道，使钠离子穿过神经元的膜。再极化（3），其中钠通道关闭而钾通道打开，钾离子穿过膜。在不应期（4），当钾通道关闭时，膜电位恢复到静止状态。来源：动作电位期间神经元的膜通透性。pdf和动作电位，CThompson02

在正常情况下，神经元已准备好在其中接收钠（Na +）。但是，其膜对此离子的渗透性不是很高。

另外，众所周知的“钠钾转运蛋白”在细胞膜中具有一种蛋白质，该蛋白质负责从其中除去钠离子并将钾离子引入其中。具体来说，每提取3个钠离子，就会引入两个钾离子。

这些转运蛋白使细胞内的钠含量保持较低水平。如果细胞的通透性增加，并且更多的钠突然进入细胞，则膜电位将发生根本变化。显然，这是触发动作潜能的原因。

具体而言，膜对钠的渗透性将增加，这些进入神经元。同时，这将允许钾离子离开细胞。

这些渗透率变化如何发生？

细胞在其膜上嵌入了许多称为离子通道的蛋白质。它们具有开口，离子可以通过这些开口进入或离开细胞，尽管它们并不总是打开的。根据某些事件关闭或打开通道。

离子通道有多种类型，通常每种通道专门用于专门传导某些类型的离子。

例如，开放的钠通道每秒可通过一亿多个离子。

动作电位是如何产生的？

神经元通过电化学方式传递信息。这意味着化学物质会产生电信号。

这些化学物质带有电荷，这就是为什么它们被称为离子的原因。神经系统中最重要的是钠和钾，它们带有正电荷。除了钙（2个正电荷）和氯（1个负电荷）。

膜电位的变化

产生动作电位的第一步是改变细胞膜电位。该变化必须超过激励阈值。

具体地，膜电位降低，这称为去极化。

钠通道的开放

结果，嵌入膜中的钠通道打开，从而使钠大量进入神经元。这些是由扩散力和静电压力驱动的。

由于钠离子带正电，因此会引起膜电位的快速变化。

钾通道开放

轴突膜具有钠和钾通道。但是，后者稍后会打开，因为它们不那么敏感。也就是说，它们需要更高水平的去极化才能打开，因此需要稍后打开。

封闭钠通道

有时动作电位达到最大值。从此期间开始，钠通道被阻塞并关闭。

它们不能再打开，直到膜再次达到其静止电位为止。结果，不再有钠可以进入神经元。

钾通道封闭

但是，钾通道保持开放。这使钾离子流过细胞。

由于扩散和静电压力，当轴突内部带正电时，钾离子被推出细胞。因此，膜电位恢复其通常值。钾通道逐渐关闭。

阳离子的这种离开导致膜电位恢复其正常值。发生这种情况时，钾通道再次开始关闭。

一旦膜电位达到其正常值，钾通道就会完全关闭。稍后，钠通道被重新激活，以准备另一个去极化打开它们。

最终，钠钾转运蛋白分泌进入的钠并回收先前留下的钾。

信息如何通过轴突传播？

神经元的一部分。资料来源：未提供机器可读的作者。尼克·高顿（NickGorton）〜commonswiki假设（基于版权声明）

轴突由神经元的一部分组成，是神经元的电缆状延伸。它们可能太长，以致于身体上相距甚远的神经元无法相互连接并相互发送信息。

动作电位沿轴突传播并到达终端按钮以将消息发送到下一个单元格。如果我们从轴突的不同区域测量动作电位的强度，我们会发现其强度在所有区域都保持不变。

全有或全无法律

发生这种情况是因为轴突传导遵循基本定律：全有或全无的定律。即，是否赋予动作电位。一旦开始，它会穿过整个轴突到达其末端，始终保持相同的大小，不会增加或减小。此外，如果轴突分支，动作电位会分裂，但会保持其大小。

动作电位始于轴突的末端，该轴突附着在神经元的躯体上。它们通常仅沿一个方向行进。

行动和行为潜能

在这一点上，您可能想知道：如果动作电位是一个全有或全无的过程，那么诸如肌肉收缩之类的某些行为是如何发生的，而这些行为会在不同强度的水平之间变化？这是根据频率定律发生的。

频率定律

发生的事情是单个动作电位不会直接提供信息。相反，该信息由轴突的放电频率或发射速率确定。即，动作电位发生的频率。这就是所谓的“频率定律”。

因此，动作电位的高频率将导致非常强烈的肌肉收缩。

感知也是如此。例如，要捕获的非常明亮的视觉刺激必须在附着于眼睛的轴突上产生高的“发射率”。以这种方式，动作电位的频率反映了物理刺激的强度。

因此，全部或全部定律由频率定律补充。

其他形式的信息交流

动作电位不是神经元中发生的唯一的电信号类别。例如，通过突触发送信息会在接收数据的神经元膜上产生小的电脉冲。

突触的方案。资料来源：Thomas Splettstoesser（www.scistyle.com）

有时，轻微的去极化作用太弱而无法产生动作电位，则可以稍微改变膜电位。

但是，这种改变随着它穿过轴突而逐渐减小。在这种类型的信息传输中，钠通道和钾通道均不会打开或关闭。

因此，轴突的作用就像海底电缆。当信号通过它传输时，其幅度减小。这被称为向下传导，并且由于轴突的特性而发生。

动作电位和髓磷脂

几乎所有哺乳动物的轴突都被髓磷脂覆盖。也就是说，它们的段被允许神经传导的物质围绕，从而使其更快。髓磷脂绕着轴突盘绕而不会让细胞外液到达轴突。

髓磷脂由称为少突胶质细胞的细胞在中枢神经系统中产生。而在周围神经系统中，它是由雪旺氏细胞产生的。

髓磷脂段，称为髓鞘，通过轴突的裸露区域彼此分开。这些区域称为Ranvier结节，它们与细胞外液接触。

动作电位在无髓鞘轴突（髓鞘未覆盖）中的传递与在有髓鞘轴突中的传递不同。

由于导线的特性，动作电位可以穿过髓鞘覆盖的轴突膜。轴突以此方式从发生动作电位的位置到Ranvier的下一个节点进行电气更改。

此更改会逐渐减小，但强度足以在下一个节点中引起动作。然后在Ranvier的每个节点中触发或重复此电位，从而将自身在整个有髓区域内传输到下一个节点。

这种动作电位的传导称为盐碱传导。它的名字来自拉丁语“ saltare”，意思是“跳舞”。这个概念是因为冲动似乎从一个节点跳到另一个节点。

盐分传导传递动作电位的优势

这种驾驶方式有其优势。首先，要节省能源。钠钾转运蛋白在动作电位期间花费大量能量从轴突内部提取过量的钠。

这些钠钾转运蛋白位于轴突的髓磷脂未覆盖的区域。但是，在有髓鞘的轴突中，钠只能进入Ranvier结。因此，更少的钠进入，因此，必须泵出更少的钠，因此钠钾转运蛋白的工作量也减少了。

髓磷脂的另一个好处是速度。由于有冲动的轴突从一个节点“跳”到另一个节点，而不必穿过整个轴突，因此在有髓的轴突中动作电位的传导速度更快。

速度的提高导致动物思考和反应更快。鱿鱼等其他生物的轴突不含髓磷脂，由于其大小增加，轴突的速度加快。鱿鱼轴突的直径较大（约500 µm），因此可以更快地移动（每秒约35米）。

但是，动作电位以相同的速度在猫的轴突中传播，尽管它们的直径仅为6 µm。发生的是这些轴突确实含有髓磷脂。

有髓鞘的轴突可以每小时约432公里的速度传导动作电位，直径为20 µm。

参考文献

1. 动作电位。（sf）。于2017年3月5日从佐治亚州立大学Hyperphysics检索：hyperphysics.phy-astr.gsu.edu。
2. Carlson，NR（2006）。行为生理学马德里第八版：皮尔森。
3. Chudler，E.（nd）。灯光，摄像头，动作电位。于2017年3月5日从华盛顿大学检索：faculty.washington.edu。
4. 行动潜能的阶段。（sf）。于2017年3月5日从Boundless：boundless.com检索。