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对“局部电流及其如何刺激相邻静息区”的再认识

(2010-09-14 00:36:46)
标签:

局部电流

静息电位

动作电位

神经冲动传导

杂谈

分类: 教学散记
    神经冲动在神经纤维的传导多采用局部电流学说来解释。由于自身电学知识的缺陷(认为只有形成闭合回路才能有电流)和高校教材以及杂志的影响(现在看来是误导),对“局部电流及其如何刺激相邻静息区”长久以来一直迷惑不解。高教社王玢主编的《人体及动物生理学》(1986年3月第1版,1998年5月第14次印刷)第21页明确写道:在兴奋区,出现了膜电位的暂时倒转,由原先的内负外正变成内正外负。在相邻接的静息区,则仍维持内负外正的极化状态。于是在兴奋区和邻接静息区之间将由于电位差而出现局部电流,在膜外,电流从静息区流向兴奋区,在膜内,电流方向则相反。这种局部电流便构成了对邻近静息膜的刺激,因为在静息区电流是由内向外跨膜流动,即系一种外向电流,相当于外加电流的阴极刺激效应。

    上述说法自然导致我认为局部电流对相邻静息区的刺激就是这么一种外加于静息膜的外向电流(在这样的意识中,它成了局部电流的一部分)。这也与我“有电流就应有闭合回路”的固有观念相吻合。可是接下来,既然静息膜有电流流过,那么就需要确认是哪种(些)正电离子流出膜外或是哪种(些)负电离子流入膜内,因为只有这样,这种“外向电流刺激说”才是完整彻底的。沿着这种思路,几年来断断续续查找各种资料,希望弄清这一外向电流究竟是什么离子跨膜流动造成的,但却是一无所获。在知识的盲区中,两个“我”在纠结着。一个“我”说:是否是静息区的K 外流呢?而另一个“我”说:不可能。因为膜静息状态的维持本就是由K 外流造成的,它若成为对本身膜的兴奋性刺激,那就不用兴奋传导过来或是压根就不用受刺激,相邻静息区也会自动兴奋起来。这在逻辑上自相矛盾,实在是太荒谬了!而且各种教材在神经冲动传导的示意图中又都没有画出这一外向电流的箭头。这仅是巧合吗?难道不是“外向电流刺激说”有问题?

    但是,最近又发现2010年第3期《生物学通报》第29页的文章(题目:“神经调节”的教学组织)在 3.3.2 神经纤维中信号传导标题下有这样的文字:引领学生分析神经纤维兴奋部位与未兴奋部位之间出现电荷移动,即形成局部电流回路。还有插图7 动作电位的传导过程 中也有“形成局部电流回路”这样的文字。“回路”一词似乎也在印证“外向电流刺激说”。可是既然形成“回路”为什么又要称它“局部”电流呢?这不是矛盾吗?产生电流真的需要形成回路吗?

   思考中,反复阅读前文所提《人体及动物生理学》第12、16~19页特别是第12页对动作电位变化全过程的图文描述和第18、19页对神经冲动(即动作电位)的产生的阐述(包括:一、外向电流和电紧张电位二、局部反应三、阈电位和动作电位),结合冲动传导过程的电位变化,现在对“局部电流及其如何刺激相邻静息区”这一问题的认识是这样的:

    在膜外,正电荷从静息区流向兴奋区(负电荷从兴奋区流向静息区),在膜内,方向则相反。这就造成静息区膜外正电下降,负电增多,而膜内负电下降,正电增多,膜外正内负的电位差逐步减小(即去极化),当电位差减小到触发动作电位的临界水平(即阈电位,一般在—50至70毫伏)时,将使膜对Na 的通透性骤然增大,Na 呈“再生式”的正反馈性内流,最终使膜的极性倒转,膜电位变成外负内正。由上所述,局部电流是指Na 等正电荷沿“在膜外由静息区向兴奋区(Na 等),在兴奋区由膜外向膜内(Na 内流),在膜内由兴奋区向相邻静息区(Na 等)”这一弧形(而非回路)的路径定向移动局部电流对相邻静息膜的刺激实质是:在原来静息膜电位的基础上叠加了一个反向的电场,从而造成膜的去极化。( 这一看法在生物小吧上得到证实。)图解如下:

    有效刺激→膜对Na 通透性突增Na 内流→膜电位外正内负(静息)变为外负内正(兴奋)

                                                               

    静息区膜电位差减小(去极化)到一定程度(阈电位)   兴奋区与相邻静息区形成电位差

                                                               

     相邻静息区膜外正电下降,膜内负电下降 ← ← ← ← ← ← ←产生局部电流(非回路)

    

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