神经纤维上的信息使者

神经纤维上的信息使者

神经纤维的主要功能之一是传导电的脉冲信息——神经冲动。由于神经细胞长有许多非常长的纤维突起，使得它们传导信息更加直接、更加快速，甚至一步到位，省去了信息多次在细胞之间传递的繁杂过程。

当神经纤维受到一个有效的刺激以后，就会产生兴奋。神经纤维兴奋的标志就是产生动作电位，也就是神经冲动。

细胞在静息时就已经蓄积起一定的电势能——静息电位，使细胞外侧呈较高的正电位，细胞内部呈较低的负电位。刺激的结果使神经细胞膜上的钠离子通道被打开了，于是细胞外液中大量拥挤的钠离子就顺着浓度差迅速地涌入到细胞的内部。当然，细胞内部较多的负电荷也强有力地吸引大量的钠离子快速进入细胞，使原来细胞内的低电位迅速升高，并且高于细胞膜外。于是细胞暂时由安静时内负外正的膜电位，迅速转变成外负内正的膜电位。这样在不到1毫秒的时间内，就快速地使细胞内的膜电位增高大约120毫伏。

此时，细胞内的正电位开始排斥细胞内部的钾离子，细胞内部浓度比较高的钾离子也倾向于向细胞外液快速疏散出来。大量的钾离子快速地外流，又使细胞内的电位快速下降，大约在数毫秒时间内就使细胞内的电位又恢复到静息时外正内负的膜电位水平。这样，钠离子和钾离子先后一进一出，就使神经细胞的膜电位产生一次升降变化，使神经细胞完成了一次快速的“放电”过程。

如果使用电子示波器记录这个放电的全部过程，就会在示波器的荧光屏上看到一个尖峰一样的电位变化波形，这个电位波形就是动作电位，也就是我们常说的神经冲动。

动作电位的发生是神经受到刺激后发生兴奋的表现。所以神经兴奋（放电）后，细胞内外的离子分布与兴奋以前大不一样了。这时，位于细胞膜上的钠钾泵开始运转活动起来，它消耗三磷酸腺苷（ATP）的能量，重新把细胞内的钠离子泵出细胞，同时把细胞外的钾离子收回细胞。在很短的时间内使它们的分布恢复正常，使神经细胞重新“充电”蓄能，为神经再次接受刺激产生兴奋做好了准备。

动作电位是神经细胞受刺激后产生的兴奋信息，是刺激信息的携带者。这个电脉冲一旦在刺激部位产生，就不会只停留在原地不动，它会以电波脉冲的方式，按照一定的速度沿着神经纤维传播到远处。这正如在平静的湖面上激起的水波不会停止不动，而是要不断向远处传播一样。神经电脉冲传播的过程就是信息在神经纤维上的传导过程。

神经冲动是这样发生的

神经细胞受到刺激产生动作电位，是以“全”或“无”方式发生的。什么是“全”或“无”呢？“全”就是当神经细胞受到较强的刺激后，只要产生动作电位，它就以最大的幅值高度来产生；如果受到的刺激强度比较弱，动作电位就不产生，这就是所谓的“无”。总之，动作电位只要产生，其幅值就是固定大小的，就不再受刺激强度大小的影响。

如果刺激的频率加大，它产生的动作电位频率也随之增高，但产生的动作电位的幅值高度永远是固定不变的。如果刺激频率过高，就会使后一个刺激落到前一个刺激产生的动作电位活动期间，那么后一个刺激就无效了。这就是说，神经兴奋产生动作电位期间，必然有一段时间的“不应期”，此期内对任何强度的刺激都不再发生反应。所以，动作电位永远是一个个各自分离的，是脉冲式的，这就是人们把动作电位又称为电脉冲的原因。

这正如用手指扣动扳机打枪发射子弹一样，扣动的力量小了，子弹就不会飞出枪膛一分一毫；只要扣动力量达到一定强度，子弹就必然要发射出去，而且该飞多远就飞多远，子弹飞行的距离就不再受手指扣动扳机力量大小的影响了。子弹的发射就是“全”或“无”的方式，也是脉冲式的。神经产生电脉冲的方式与发射子弹的方式是完全一样的。

神经以“全”或“无”方式产生动作电位，决定了神经电脉冲携带的信息只能是以“调频”（以电脉冲的密度频率多少）的方式，而不是以“调幅”（以电脉冲幅度的大小）的方式。这就是说，神经是通过发放电脉冲的频率、数目进行编码来负载各种信息的。现在的收音机不是有“调频收音机”和“调幅收音机”吗？调频收音机可以说是在模仿我们人体神经纤维传导信息的方式，是从神经纤维“学习”来的。