动作电位的传导

1. 基础概念：动作电位的传播

   • 你已经了解了“神经元静息膜电位”和“离子通道门控机制”。现在，当一个刺激（如化学突触传递）使得神经元轴突起始段的膜电位去极化达到阈电位时，电压门控钠通道会迅速大量开放，引发一次“动作电位”。这个动作电位是一个短暂、快速的电位变化，从负电位变为正电位再复极回来。
   • 这里的关键是，动作电位不会停留在产生它的那个局部点上。它必须沿着神经纤维（轴突）传播到远端，才能将信息传递出去。这个传播过程就称为“动作电位的传导”。

2. 核心机制：局部电流与阈电位

   • 动作电位产生的根本原因是膜两侧离子浓度的瞬间变化和膜电位的逆转。假设动作电位已在轴突上的A点产生，此时A点膜内变为正电位，膜外变为负电位。
   • 而其相邻的未兴奋区域B点，仍处于静息状态（内负外正）。于是，A点（正）和B点（负）的膜内便产生了电位差，正电荷（离子）会从A点通过轴浆向B点流动；同时，膜外，B点（正）和A点（负）之间也产生电位差，正电荷会从B点通过细胞外液流向A点。
   • 这种在兴奋点与邻近未兴奋点之间形成的电荷流动，称为“局部电流”。它的方向是：在膜内由兴奋区流向未兴奋区，在膜外由未兴奋区流向兴奋区。这个局部电流就像一个电刺激，会使B点的膜发生去极化。

3. 传导过程：不衰减的“多米诺骨牌”效应

   • 当局部电流使B点的膜去极化达到其自身的阈电位时，B点电压门控钠通道便会被激活而大量开放，产生一个新的、与A点完全相同的动作电位。
   • 紧接着，这个新产生的动作电位又通过局部电流，去刺激其下游的C点，使其兴奋。这个过程在膜上依次、连续地进行下去，动作电位就像一列被推倒的多米诺骨牌，从轴突起始段一直传导到轴突末梢。
   • 这种传导方式的特征在于，动作电位的大小和形状在传导过程中不会因为传播距离的增加而减弱（即“全或无”且不衰减）。这是因为每个点的动作电位都是其自身膜离子通道被重新激活的结果，而不是简单地传递初始的那个电流信号。

4. 两种主要传导模式：无髓与有髓神经纤维

   • 在无髓神经纤维上，上述过程是连续进行的，每个相邻点都会依次产生动作电位，称为“连续传导”。传导速度相对较慢。
   • 在有髓神经纤维上，髓鞘由施万细胞或寡突胶质细胞反复包裹形成，具有高度的电绝缘性。离子通道几乎只集中存在于没有髓鞘包裹的“郎飞结”处。
   • 因此，在有髓纤维上，动作电位产生后，局部电流不能在髓鞘下流动，只能“跳跃”式地从一个郎飞结流到下一个郎飞结。这使动作电位在每个郎飞结处被重新激发，这种传导方式称为“跳跃传导”。
   • “跳跃传导”极大地提高了传导速度，并节省了能量（因为只有结区需要发生离子跨膜运动），是生物进化出的高效信息传递策略。

5. 传导的方向性与影响因素

   • 在正常生理情况下，动作电位在神经元上通常是沿一个方向传导的，即从轴突起始段向末梢单向传导。这是因为，在动作电位刚刚经过的区域，钠通道处于失活状态，且膜处于绝对不应期，不能立即再次兴奋，从而有效防止了逆向传导。
   • 影响传导速度的因素包括：① 纤维直径：直径越大，纵向电阻越小，局部电流传播越远越快；② 髓鞘化程度：有髓纤维比无髓纤维快得多；③ 温度：在一定范围内，温度升高可加速离子通道蛋白的反应速度，加快传导。