轴突的神经传导的电学模型 00班 张顺 PB 指导老师：程福臻 章江英

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1 轴突的神经传导的电学模型 00班 张顺 PB01203010 指导老师：程福臻 章江英

2 内容安排 神经细胞的构造 用电缆模型来描绘轴突 轴突对脉冲的传导和放大 神经传导中的能量耗费

3 一、神经细胞的构造 神经细胞由树突和细长的轴突和细胞体相连，轴突由外面的细胞膜和里面的轴浆组成，有的轴突长达一米。
高等动物的某些轴突被一个多层髓鞘所包围

4 二、用电缆模型来描绘轴突 把轴突等效于同轴电缆。 轴浆看作电阻R，中有电流i（神经脉冲）通过。
轴突膜很薄，两侧有电位差，（内负外正）故要考虑漏电电阻R’和电容C 。

5 Cm是单位面积电容（F/m2）， Rm是单位面积漏电电阻（ Ω/ m2） 对一厘米轴突：R= 2.5 ×108 Ω
参量 有髓鞘轴突 无髓鞘轴突 轴浆电阻率ρ 2Ω m Cm 5×10-5 10-2 Rm 40 0.2 半径r 5×10-6米 Cm是单位面积电容（F/m2）， Rm是单位面积漏电电阻（ Ω/ m2） 对一厘米轴突：R= 2.5 ×108 Ω 电阻竟有如此之大，大自然竟用这种绝缘的导线，设计出高效的神经联络系统。

6 细胞膜很薄，可看作平行板电容，C正比于面积S，因此不必求介电常数，若轴突长l，则C=Cm ×2πrl
膜电阻R却反比与S，因此R=Rm/2πrl 1cm无髓鞘轴突，C=3 ×10-9F，R=6.4 ×105 Ω ，此值甚至小于轴浆电阻的1%，在1cm的路程内99%以上的电流都穿过细胞膜泄漏掉了。

7 三、轴突对脉冲的传导和放大

8 在实验中，无髓鞘轴突受刺激，显现出类似行为，一根探针与电池连接在x=0的地方，Vi升到-60mV，随着x的增大，Vi 变化减小，达到稳定的时间增大。

9 可以证明，当离子浓度C0，Ci满足方程q(Vi-V0)=KTlnC0/Ci时，离子处于平衡状态。测得膜内外的离子浓度，即可算得钠的平衡电势差为+66mV，钾为-98mV，66mV>-90mV>-98mV,所以，Na+由外向里，K+由里向外自由扩散

10 但当Vi|x=0增到-50mV以上，x>0的某处电势会突增，稍后可看到，这是神经传导的关键。
当电势突增时，细胞膜对Na+的透性也突增，造成Na+的急剧流入，使Vi从负到正，直至接近+66mV，Na+流变缓，此时对K+的透性也突增，K+急剧流出，Vi恢复。

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12 四、神经传导中的能量耗费 I=0.0289A，P=UI=0.09 ×0.0289=0.0026W
以上过程虽复杂，却不耗费能量，真正耗费能量的是脉冲过后把多的Na+运出和少的K+运回的过程，轴突如果很粗，涌入的Na+和涌出的K+就会增多，要把它们运回去耗能也会增多。 主动运输造成的Na+的迁移率为3 ×10*-7摩每秒*平方米，对1平米的细胞膜 I=0.0289A，P=UI=0.09 ×0.0289=0.0026W

13 THANK YOU