兴奋的传导与跳跃传导
興奮の伝導と跳躍伝導
兴奋靠局部电流使相邻部位依次产生活动电位而传导,大小不衰减;有髓神经纤维只在兰氏结处兴奋,称为跳跃传导,速度比无髓纤维快得多。求传导速度要用两点刺激的距离差除以时间差。
手指碰到热锅到手缩回来,只是一眨眼的工夫,而信号要从指尖沿神经跑到脊髓再跑回来,来回超过一米。如果神经像导线那样让电流「流过去」,电信号会随距离迅速衰减。神经纤维用的是另一种办法:每一小段膜都重新产生一次完整的活动电位,像接力一样往前递。
为什么是这样
兴奋部位膜内为正、膜外为负,相邻的未兴奋部位膜内为负、膜外为正,两者之间就形成环状的局部电流(活動電流)。这股电流使相邻部位的膜电位升到阈值,那里的电位依存性钠通道打开,产生新的活动电位。一段接一段,兴奋就沿轴索传下去;每一段都是完整的活动电位,所以传得再远大小也不衰减。
刺激轴索中间的一点,兴奋会向两侧同时传导。但刚兴奋过的那一段处在不应期,不能被局部电流再次激发,所以兴奋不会掉头往回走。体内的兴奋通常从细胞体一侧发起,于是表现为沿轴索单方向前进。此外,一束神经里的各条纤维彼此绝缘,一条纤维的兴奋不会窜到相邻纤维上。
有髓神经纤维的髓鞘是多层细胞膜卷成的绝缘层,离子几乎不能穿过,钠通道集中在髓鞘之间的间隙——兰氏结。局部电流于是从一个兰氏结直接流到下一个兰氏结,只在兰氏结处产生活动电位,这就是跳跃传导。需要重新产生活动电位的位点少了,传导速度就大大提高。
定量表达
传导速度受两个因素影响:有髓比无髓快;同一类纤维中,直径越粗越快。量级上,哺乳类较粗的有髓神经纤维可达约 100 m/s,无髓神经纤维多在每秒数米以下。大多数无脊椎动物的神经没有髓鞘,靠增大直径提高速度,乌贼的巨大轴索就是例子。
在坐骨神经—腓肠肌标本上刺激神经,测到的是从刺激到肌肉开始收缩的总时间,其中包括神经上的传导、神经与肌肉接头处的传递,以及肌肉自身的潜伏期。只有在两点分别刺激、用距离差除以时间差,后两段共同的未知时间才会相消。
- v
- 传导速度[m/s]
- L1
- 较远刺激点到肌肉的距离[m]
- L2
- 较近刺激点到肌肉的距离[m]
- t1
- 刺激较远点到肌肉开始收缩的时间[s]
- t2
- 刺激较近点到肌肉开始收缩的时间[s]
- 两次刺激在同一根神经上,且兴奋都传到同一块肌肉
- 两点之间传导速度一定;接头传递与肌肉潜伏期两次相同
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