路易吉.伽凡尼 (Luigi Galvani)是一位意大利的物理学家也是医师,他在1771年意外发现,当电流碰触到已经解剖的青蛙的腿时,会引发肌肉收缩,路易吉又再进一步以不同金属碰触,同样得到相同结果,因此认定生物体内必定含有会产生电流的机制,从此开启科学家投入生物电流研究的大门,并为早期神经系统的讯号传导模式奠定了基础。

神经元(又称作神经细胞),是一种能被电流讯号激发的神经系统核心单元,它能透过电流和化学能信号交替转换的过程来传递信息,当神经元相互连接,就会形成神经网络。

而一个神经元又可分为树突(Dendrite)、轴突 (Axon)、和轴突末端 (Axon Terminal)等三个部分,当树突接收到由上一个神经元突触端所分泌的神经传导物质后,转换为电流讯号再经由轴突传导到轴突末端,并于突触 (Synapse)分泌神经传导物质 (Neurotransmitter) 后传导至下一个神经元的树突端,如此依序将讯号传导至大脑 (或是由大脑传导至肌肉、以及其他器官)。

在神经元细胞内以电流形式传导讯号的方式,是透过轴突细胞膜内外离子交换方式来达成,在休息状态下,细胞膜外含浓度较高的钠离子Na+  (Sodium ion),而膜内则含有较多的钾离子K+ (Potassium ion),此时细胞膜内的电位会低于细胞膜外,当细胞接受到外来的刺激且达到阀值 (Threshold), 则会使得细胞膜上的钠离子通道开启,使外面的钠离子流入,使得膜内电位逐渐提高,并导至更多相邻的钠离子通道开启,当膜内电位到达顶端前,会导至钾离子通道的开启,使膜内的钾离子向外流出,促使膜内电位再度降低,直到膜电位回到休息状态,当刺激讯号不够大 (小于阀值) 则不会开启通道并激发神经动作电位(Action Potential) ,人体就不会有感觉;麻醉就是利用这种阻断动作电位的原理,使痛觉无法传递。

 

当人体因大量排汗或其他原因(如怀孕妇女) ,导致体内电解质不平衡,很容易造成肌肉抽筋的现象,而绝大半都是因为体内缺乏足够的钾离子或钠离子,使得神经细胞膜电位异常,导致肌肉不正常的收缩,因此在从事体力消耗大的运动时(如: 铁人三项、长途自由车、或马拉松等运动),通常都会补充含有大量钾离子的香蕉或是运动饮料。

 

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