光信息科學(xué)和技術(shù)專(zhuān)業(yè)教改探討

1、軸突的神經(jīng)傳導(dǎo)的電學(xué)模型 00班 張順 PB01203010 指導(dǎo)老師：程福臻 章江英內(nèi)容安排神經(jīng)細(xì)胞的構(gòu)造用電纜模型來(lái)描繪軸突軸突對(duì)脈沖的傳導(dǎo)和放大神經(jīng)傳導(dǎo)中的能量耗費(fèi)一、神經(jīng)細(xì)胞的構(gòu)造神經(jīng)細(xì)胞由樹(shù)突和細(xì)長(zhǎng)的軸突和細(xì)胞體相連，軸突由外面的細(xì)胞膜和里面的軸漿組成，有的軸突長(zhǎng)達(dá)一米。高等動(dòng)物的某些軸突被一個(gè)多層髓鞘所包圍二、用電纜模型來(lái)描繪軸突把軸突等效于同軸電纜。軸漿看作電阻R，中有電流i（神經(jīng)脈沖）通過(guò)。軸突膜很薄，兩側(cè)有電位差，（內(nèi)負(fù)外正）故要考慮漏電電阻R和電容C 。Cm是單位面積電容（F/m2）， Rm是單位面積漏電電阻（ / m2）對(duì)一厘米軸突：R= 2.5 108 電阻竟有如此之大

2、，大自然竟用這種絕緣的導(dǎo)線(xiàn)，設(shè)計(jì)出高效的神經(jīng)聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)。參量有髓鞘軸突無(wú)髓鞘軸突軸漿電阻率 2 m2 mCm510-510-2Rm40 0.2半徑r510-6米510-6米 細(xì)胞膜很薄，可看作平行板電容，C正比于面積S，因此不必求介電常數(shù)，若軸突長(zhǎng)l，則C=Cm 2rl 膜電阻R卻反比與S，因此R=Rm/2rl1cm無(wú)髓鞘軸突，C=3 10-9F，R=6.4 105 ，此值甚至小于軸漿電阻的1%，在1cm的路程內(nèi)99%以上的電流都穿過(guò)細(xì)胞膜泄漏掉了。三、軸突對(duì)脈沖的傳導(dǎo)和放大 在實(shí)驗(yàn)中，無(wú)髓鞘軸突受刺激，顯現(xiàn)出類(lèi)似行為，一根探針與電池連接在x=0的地方，Vi升到-60mV，隨著x的增大，Vi 變

3、化減小，達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間增大。 可以證明，當(dāng)離子濃度C0，Ci滿(mǎn)足方程q(Vi-V0)=KTlnC0/Ci時(shí)，離子處于平衡狀態(tài)。測(cè)得膜內(nèi)外的離子濃度，即可算得鈉的平衡電勢(shì)差為+66mV，鉀為-98mV，66mV-90mV-98mV,所以，Na+由外向里，K+由里向外自由擴(kuò)散 但當(dāng)Vi|x=0增到-50mV以上，x0的某處電勢(shì)會(huì)突增，稍后可看到，這是神經(jīng)傳導(dǎo)的關(guān)鍵。當(dāng)電勢(shì)突增時(shí)，細(xì)胞膜對(duì)Na+的透性也突增，造成Na+的急劇流入，使Vi從負(fù)到正，直至接近+66mV，Na+流變緩，此時(shí)對(duì)K+的透性也突增，K+急劇流出，Vi恢復(fù)。 以上過(guò)程雖復(fù)雜，卻不耗費(fèi)能量，真正耗費(fèi)能量的是脈沖過(guò)后把多的Na+運(yùn)出和少的K+運(yùn)回的過(guò)程，軸突如果很粗，涌入的Na+和涌出的K+就會(huì)增多，要把它們運(yùn)回去耗能也會(huì)增多。主動(dòng)運(yùn)輸造成的Na+的遷移率為3 10*-7摩每秒*平方米，對(duì)1平米的細(xì)胞膜I=0.