神经冲动的传导

发生的部位

神经冲动的传导发生在神经元的轴突上，一条从细胞体伸出、把信号传送出去的细长突起。许多轴突被由施万细胞形成的脂肪性髓鞘包裹，髓鞘之间留有称为郎飞结的小间隙。

神经元有三个区域。细胞体含有细胞核和大部分细胞质；树突是短而分支的突起，接收信号并把它传向细胞体；轴突则把冲动从细胞体传向轴突末梢。

感觉神经元的细胞体位于一条长纤维的一侧，而运动神经元的细胞体位于一端，周围有众多树突。冲动只沿一个方向传导，因为轴突末梢的突触只从一侧释放神经递质。

输入与输出

• 输入：感受器受到的刺激，或到达树突的神经递质，其强度足以达到阈值。
• 输入：轴突外组织液中的钠离子，膜受刺激时经钠通道流入。
• 输入：轴突内的钾离子，经钾通道流出以恢复静息状态。
• 输入：轴突内线粒体产生的三磷酸腺苷，供钠钾泵维持静息离子梯度。
• 输出：沿轴突传到轴突末梢的去极化波（动作电位）。
• 输出：突触处释放的神经递质，把信号传给下一个神经元或效应器。
• 输出：冲动经过后离子梯度得以恢复，使同一段轴突能传导下一个冲动。

步骤

1. 静息状态下，轴突膜处于极化状态：钠钾泵利用三磷酸腺苷把钠离子泵出、钾离子泵入，使膜外相对于膜内带正电（静息电位）。
2. 达到阈值强度的刺激使该处的钠通道打开，钠离子顺浓度梯度涌入轴突。
3. 该处膜内相对于膜外变为正电，这一逆转就是去极化，它构成动作电位。
4. 局部电荷逆转形成微小电流，使相邻膜区域的钠通道打开，于是去极化以波的形式沿轴突传播。
5. 在冲动之后，钠通道关闭而钾通道打开；钾离子流出轴突，恢复膜内为负、膜外为正的状态（复极化）。
6. 复极化后的短暂时间内膜无法再次受刺激（不应期），这阻止冲动倒退，使其只朝一个方向传导。
7. 钠钾泵随后利用三磷酸腺苷恢复原来的离子分布，使膜为下一个冲动做好准备。
8. 在有髓鞘的轴突中，离子只能在郎飞结处跨膜，因此冲动从一个结跳到下一个结（跳跃式传导），比沿无髓鞘轴突的连续传导快得多。

为何重要以及如何调控

神经冲动的传导使来自感受器的信息能极快地到达脑或脊髓，也使指令能极快地到达肌肉、腺体等效应器。髓鞘进一步加快这一过程，这对反射等快速反应十分重要。

传导受全或无原则控制：低于阈值的刺激不产生冲动，达到或超过阈值的任何刺激都产生大小相同的冲动。更强的刺激不会产生更大的冲动，而是使冲动更频繁。

速度取决于三个因素，是否有髓鞘、轴突直径（较粗的轴突传导更快）以及温度。多发性硬化等损伤髓鞘的疾病会减慢或阻断传导，说明髓鞘的重要性。

某些物质会改变传导：局部麻醉剂阻断钠通道使冲动无法产生，而某些毒素使通道保持开放，导致肌肉持续收缩。

如何考查

题目可能要求描述去极化及恢复静息电荷如何沿轴突传播，解释为何有髓鞘的神经元比无髓鞘的传导冲动更快，或解读随时间变化的轴突膜电荷图。

典型的图表题以毫秒为单位绘出轴突膜两侧电位随时间的变化。你应能标出静息电位、由钠离子流入引起的上升段、峰值，以及由钾离子流出引起的下降段，并从离子运动的角度解释每一段。

比较题会要求写出沿轴突传导与跨突触传导的两个区别：轴突利用电波传导且速度快，突触则利用化学神经递质，速度较慢且只能单向传递信号。

常见误解

考试风格例题

题目。 在实验室中刺激两条轴突，记录冲动传过固定距离所需的时间。

轴突 P 有髓鞘，冲动用了 0.5 毫秒；轴突 Q 无髓鞘，冲动用了 5.0 毫秒。(a) 从离子运动的角度解释轴突 Q 受刺激处发生的变化。

(b) 解释为何沿轴突 P 的冲动更快。(c) 把轴突 Q 所受刺激的强度加倍后，每个冲动的大小保持不变。

解释这一观察结果。

参考答案。 (a) 刺激使钠通道打开，钠离子扩散进入轴突。

膜内相对于膜外变为正电，称为去极化；这一局部变化触发相邻膜区域发生同样的变化，冲动因此沿轴突传播。随后钾离子流出轴突以恢复静息电位。

(b) 轴突 P 有髓鞘对膜起绝缘作用，离子只能在郎飞结处跨膜。冲动从一个结跳到下一个结（跳跃式传导），不必使膜的每一部分都去极化，因此以更短的时间传过该距离。

(c) 神经冲动遵循全或无原则：一旦达到阈值，就产生大小固定的冲动。更强的刺激提高冲动的频率，而不是其大小。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题