路易吉.伽凡尼 (Luigi Galvani)是一位義大利的物理學家也是醫師,他在1771年意外發現,當電流碰觸到已經解剖的青蛙的腿時,會引發肌肉收縮,路易吉又再進一步以不同金屬碰觸,同樣得到相同結果,因此認定生物體內必定含有會產生電流的機制,從此開啟科學家投入生物電流研究的大門,並為早期神經系統的訊號傳導模式奠定了基礎。

神經元(又稱作神經細胞),是一種能被電流訊號激發的神經系統核心單元,它能透過電流和化學能信號交替轉換的過程來傳遞信息,當神經元相互連接,就會形成神經網絡。

 

而一個神經元又可分為樹突(Dendrite)、軸突 (Axon)、和軸突末端 (Axon Terminal)等三個部分,當樹突接收到由上一個神經元突觸端所分泌的神經傳導物質後,轉換為電流訊號再經由軸突傳導到軸突末端,並於突觸 (Synapse)分泌神經傳導物質 (Neurotransmitter) 後傳導至下一個神經元的樹突端,如此依序將訊號傳導至大腦 (或是由大腦傳導至肌肉、以及其他器官)。

在神經元細胞內以電流形式傳導訊號的方式,是透過軸突細胞膜內外離子交換方式來達成,在休息狀態下,細胞膜外含濃度較高的鈉離子Na+  (Sodium ion),而膜內則含有較多的鉀離子K+ (Potassium ion),此時細胞膜內的電位會低於細胞膜外,當細胞接受到外來的刺激且達到閥值 (Threshold), 則會使得細胞膜上的鈉離子通道開啟,使外面的鈉離子流入,使得膜內電位逐漸提高,並導至更多相鄰的鈉離子通道開啟,當膜內電位到達頂端前,會導至鉀離子通道的開啟,使膜內的鉀離子向外流出,促使膜內電位再度降低,直到膜電位回到休息狀態,當刺激訊號不夠大 (小於閥值) 則不會開啟通道並激發神經動作電位(Action Potential) ,人體就不會有感覺;麻醉就是利用這種阻斷動作電位的原理,使痛覺無法傳遞。

 

 

當人體因大量排汗或其他原因(如懷孕婦女) ,導致體內電解質不平衡,很容易造成肌肉抽筋的現象,而絕大半都是因為體內缺乏足夠的鉀離子或鈉離子,使得神經細胞膜電位異常,導致肌肉不正常的收縮,因此在從事體力消耗大的運動時(如: 鐵人三項、長途自由車、或馬拉松等運動),通常都會補充含有大量鉀離子的香蕉或是運動飲料。

 

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