
【醫】 neuropotential
【醫】 neuro-electricity
digit; location; place; potential; throne
【計】 D
【化】 bit
【醫】 P; position
【經】 bit
神經電位(Neural Potential)是神經科學中的核心概念,指神經元細胞膜内外的電勢差,反映神經細胞在靜息或興奮狀态下的電化學活動特性。根據生理狀态可分為以下兩類:
靜息電位(Resting Potential)
指神經元未受刺激時的穩定膜電位,通常為-70毫伏(mV)。該電位由細胞内外離子濃度梯度(如K⁺外流、Na⁺-K⁺泵活動)維持。英國生理學家霍奇金(Alan Hodgkin)與赫胥黎(Andrew Huxley)通過槍烏賊巨軸突實驗首次量化了這一現象。
動作電位(Action Potential)
當神經元受足夠強度刺激時,膜電位快速去極化至+40mV并複極化的短暫電脈沖。此過程依賴電壓門控鈉通道和鉀通道的級聯反應,遵循“全或無”定律。美國國立衛生研究院(NIH)将其定義為神經信號傳導的生理基礎。
神經電位研究為癫痫診療、腦機接口技術提供了理論依據。2023年《自然》子刊研究表明,特定腦區電位異常與帕金森病運動障礙存在相關性。
神經電位是神經細胞(神經元)在靜息或活動時産生的電化學變化,是神經系統信息傳遞的基礎。以下是關鍵概念的解釋:
靜息電位 神經元未受刺激時的跨膜電位差,約-70mV(内負外正)。主要由細胞内外鉀離子濃度差和鈉鉀泵維持未搜索到相關網頁。靜息狀态時,細胞膜對K⁺通透性較高,K⁺外流形成電位差。
動作電位 神經元受刺激時産生的快速、短暫(約1ms)電脈沖,可達+30mV。分為三個階段:
動作電位遵循"全或無"定律,刺激強度達阈值才會觸發,信號沿軸突無衰減傳導。
分級電位 發生在樹突或胞體的局部電位變化(如突觸後電位),其強度隨刺激強度變化,可進行空間和時間總和,未達阈值時逐漸衰減。
電生理機制 依賴離子通道的電壓門控特性,可用Nernst方程和Goldman方程描述: $$ E{ion} = frac{RT}{zF} ln frac{[ion]{out}}{[ion]_{in}} $$ $$ V_m = frac{RT}{F} ln left( frac{P_K[K^+]o + P{Na}[Na^+]o + P{Cl}[Cl^-]_i}{P_K[K^+]i + P{Na}[Na^+]i + P{Cl}[Cl^-]_o} right) $$
這些電位變化構成了神經編碼的基礎,不同放電模式(如持續放電、簇狀放電)對應不同信息傳遞需求。研究神經電位對理解神經退行性疾病、癫痫等具有重要意義。
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