电鳗

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TUhjnbcbe - 2022/9/7 19:01:00

人体电势是人体信息传递的动能。膜电位包括静息电位、动作电位等。静息电位的改变,能产生神经冲动。单个神经元内部的信息传递,主要依靠动作电位来完成。

生物电在教育等领域,将会得到广泛开发和利用。掌握动作电位等相关生物电知识,有利于此后理解感觉、视觉等大脑回路中,信息传递的科学原理。

本节将具体讲述人体电势、膜电位、静息电位、动作电位等相关生物电基础知识。具体内容如下:

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人体电势

据科学史学家研究,人类在多年前,已经发现了动物带电的事实,利用电鱼释放出的电,治疗一些身体问题。

以电鳗为例,有专门的电器官,由特殊的肌肉组成,功能类似储电池,将其称为“肌电板”。电鳗有个左右的肌电板,并且以串联的方式连接在一起,一个肌电板可产生0.15伏左右的电压,放电可高达伏左右。一般环境条件下,对人而言能持续接触的“安全特低电压”是36V。对应电鳗所具备的电压,人类也无法承受。

不仅动物体内存在电,植物体内也存在电。科学家用太阳草作实验,一部分给予光照,另一部分不给光照,两部分之间可产生50~毫伏的电势差。

将生物组织或细胞的所呈现出的电称为生物电。生物电在生物体中广泛存在,很多奇怪的生物现象,可能就是由体内的电所引发。

生物的细胞由细胞膜、细胞质、细胞核组成,细胞膜包裹着细胞质和细胞核。细胞膜内外形成了一个相对隔离的空间。人体或内部器官之间,能够形成电场,处于电场的不同位置,自然存在不同的电势。

将人体或内部器官之间存在的电势称为人体电势。电势就是电位。在前述章节中已经讲到——电势就是电场中某点聚居的电能。这个电能的大小,与电荷所处的位置、本身带电量等有关。

生物电在仿生、信息控制、能源、教育、人工智能、医疗等领域,将会得到广泛开发和利用。

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膜电位

把细胞膜内部和外部的电势差,称为膜电势。从一般电学的角度说,应该称为膜电压更为适合,因为电势就是电位,电位差就是指电压。当然,生物学有特殊性,从各个角度权衡,一直沿用传统的称谓。但科学家应该与时俱进,不该拿一个不合理的概念一直沿用,这会影响思维和科研。

从生物化学的角度看,细胞膜内外液中,存在不同的正负离子,离子是得到和失去电子的原子,其本身带电。因此,细胞内外液就是带电的液体。

由于细胞膜的通透性,及内外液中离子种类、离子浓度存在区别。同时,细胞内外所处人体电场位置等不同,所以细胞内外电势的高低会不同。例如,神经元膜外的电势,一般要比膜内高出几十毫伏。

由于受到外界各种因素的刺激和影响,细胞内外的电势随时会发生变化。比如在研究乌贼轴突时,用不同量级的电对其进行刺激,会得出不同的电位。

传统上将膜电位,看成是静息膜电位的简称不合理的。本专栏坚持静息膜电位,是膜电位中一种的观点。

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静息电位

在神经生物学上,把细胞处于静息状态下时,细胞膜内外的电势差,称为静息膜电位,简称静息电位。

什么是静息状态?就是指细胞没受刺激时的状态。这时,细胞膜外的电性为正,细胞膜内的电性为负。

如果细胞在静息状态,再受到外界的相应刺激,改变静息状态下细胞内外的电势,从而会引起静息电位的变化,继而会导致相应的生理反应。

以神经为例,当感觉器官受到外界的刺激后,就会引起静息电位的改变,从而产生神经冲动,实现信息在神经系统中的传递。

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动作电位

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