神经工程学神经工程学 (9).pdf

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1、神经元的电生理特性动作电位（Action Potential）上节回顾动作电位（Action Potential）可兴奋细胞在受到有效刺激后产生的一过性的电位活动膜电位/mV+350-70时间/msABDC刺激量刺激强度、刺激的持续时间、强度对时间变化率动作电位（AP）的触发膜电位/mV+350-70时间/msA BDC阈电位阈强度(threshold intensity)或称阈值（threshold)：引起细胞产生动作电位（兴奋）最小的刺激强度阈值越小，兴奋性越高阈刺激(threshold stimulus):具有阈强度的刺激称为阈刺激。阈上刺激(Suprathreshold stimulu

2、s)阈下刺激(Subthreshold stimulus)阈电位(threshold potential,TP):是触发动作电位的膜电位临界值。使去极化突然转变为锋电位时的最小膜电位水平，也可以说是能使Na+通道突然大量开放产生动作电位的值。一般比RP的绝对值小1020mv。动作电位（AP）的触发影响因素：阈电位产生机制:Na+的内流恰好抵消了K+的外流，膜的去极化与Na+电导增加、之间形成正反馈。Na+通道的分布密度和功能状态。（例：神经元轴丘）胞外的Ca 2+离子水平：降低细胞的兴奋性（例：缺钙易抽筋）动作电位（AP）的传播动作电位在无髓鞘神经纤维上的传导形式：局部电流（local cur

3、rent）传导的特点双向性安全性不衰减性动作电位在神经纤维上的传导动作电位（AP）的传播AP在有髓鞘神经纤维上的传导形式：跳跃式传导（Saltatory conduction）动作电位从一个郎飞氏结跨越区间“跳跃”到下一个郎飞结。意义 传导速度大大增加 节约能量动作电位（AP）的传播不同神经纤维的传导速度动作电位（AP）的传播脱髓鞘疾病多发性硬化、格林-巴利综合征兴奋后兴奋性周期的改变兴奋性周期变化（Excitability cycle）可兴奋细胞有重复发生动作电位的能力。指组织/细胞发生兴奋后，反应能力发生改变，即兴奋过程中兴奋性出现一系列变化，随后恢复至其兴奋前的状态。可以分为以下几个时相

4、：相对不应期绝对不应期低常期超常期兴奋后兴奋性周期的改变100%后除极后超极化低常期超常期相对不应期兴奋性t强大刺激无效无兴奋性阈值刺激有效兴奋性开始恢复绝对不应期 absolute refractory period 相对不应期 relative refractory period 绝对不应期兴奋后兴奋性周期的改变100%后除极后超极化低常期超常期相对不应期兴奋性t正常 阈值刺激有效兴奋性稍降低超常期supernormal period低常期subnormal period绝对不应期兴奋后兴奋性周期的改变100%后除极后超极化低常期超常期相对不应期兴奋性t决定细胞发放AP的最大频率；使AP不

5、相融合。绝对不应期的意义：inactivation(-90 mV)Activated(-90 to+35 mV)(+35 to-90 mV,delayed)Resting(-90 mV)ActivationgateNa+Na+inactivationNa+Selectivityfilter绝对不应期(锋电位)兴奋性=0 Na+通道处于失活态相对不应期(负后电位前半段)正常兴奋性0 Na+通道渐恢复超常期(负后电位后半段)兴奋性正常 Na+通道恢复低常期(正后电位)兴奋性正常 Na+通道渐静息绝对不应期动作电位（AP）的特点“全或无”现象（“all or none”)当刺激未达阈值时，动作电位不

6、会出现，一旦达到阈电位水平，动作电位便迅速产生，并达到最大值，其幅度和波形不随刺激的强度增强而增大。不衰减传播在同一细胞上的传播不衰减，幅度和波形始终不变。脉冲式发放多个动作电位以脉冲式发放，不会相互融合。四.电紧张电位和局部电位膜电容（Cm）脂质双层=平板电容器膜的被动电学特性膜电阻(Rm)=1/膜电导(membrane conductance)轴向电阻（Ri）：细长神经纤维沿长轴存在的电阻细胞外膜胞质Ri电紧张电位（electrotonic potential）由膜的被动电学特性决定、具有一定空间和时间分布特征的膜电位刺激电流BC膜电位刺激点距离在电流注入处达到的电位最大；离开电流注入处越

7、远，膜电位越小；一点给予膜一个突然的电流，从另一点记录膜电位变化：电位依距离变小，是膜电阻及轴向电阻引起的后果。但由于膜电容的存在，呈指数函数下降。局部电位Local Potential阈下刺激引起的低于阈电位的去极化或超极化称局部电位。+60-（ENo）0-70-90（EK）OnOff23321动作电位阈电位静息电位时间局部电位刺激膜电位局部电位的特征不具有“全或无”现象。呈电紧张方式扩布。意义：实现复杂的信息编码和整合，成为动作电位之外的另一类重要信号。局部电位的类型：兴奋性和抑制性 终板电位-骨骼肌 突触后电位-突触后膜 发生器电位-感觉神经末梢 感受器电位-感光细胞等局部电位总和具有总和效应：包括时间总和与空间总和项目局部电位动作电位刺激强度阈下刺激阈刺激或阈上刺激开放的钠通道数量减少较多电位变化幅度与刺激强度的关系在阈电位以下波动；分级性反应，随阈下刺激强度的增加而增大大（达阈电位以上）“全或无”现象。单个或下刺激不能产生动作电位；阈或阈上刺激所产生动作电位的幅度相同不应期无有可总和性有（包括空间总和和时间总和）无传播特点呈电紧张扩布，随时间和距离延长而迅速衰减，不能连续向远处传播能以局部电流形式连续而不衰减地向远处传播局部电位与动作电位的比较总结1.动作电位的触发2.动作电位的传播3.动作电位后兴奋性变化4.动作电位与局部电位