兴奋传导所引发的电流表偏转及其曲线图的解题分析

安徽 吴志强

兴奋传导所引发的电流表偏转及其曲线图的解题分析

安徽 吴志强

兴奋在神经纤维上传导与传递这部分知识的学习表面看来并不困难，一旦深入却很难融会贯通，特别是电流表的偏转和相关图像的问题。需要将这部分知识学习透彻，才能在较复杂的情境中熟练的运用。

一、解读神经纤维上膜电位变化曲线

如图1表示离体神经纤维某一部位受到适当刺激时，受刺激部位细胞膜两侧会出现暂时性的电位变化。其中，ab段——静息电位，外正内负，主要是K＋顺浓度梯度以协助扩散方式外流的结果。bc段和cd段——动作电位，主要是Na＋顺浓度梯度以协助扩散方式内流的结果。de段——主要是K＋顺浓度梯度以协助扩散方式外流的结果。ef段——静息电位的恢复，通过钠-钾泵，逆浓度梯度以主动运输方式泵出Na＋、泵入K＋。

图1 离体神经纤维受到适当刺激后电位变化

【例1】图2为兴奋的传导和传递过程以及膜电位变化示意图。下列叙述正确的 是 （ ）

图2

A.轴突膜处于bc段时，钠离子大量内流，消耗ATP

B.轴突膜处于ce段时，钾离子大量外流，不消耗ATP

C.轴突膜外侧局部电流的方向与兴奋传导方向相同

D.甲处只有在兴奋传到后才能合成神经递质

【答案】B

【解析】解答本题的关键是识别膜电位变化曲线图中各曲线段表示的含义。对神经纤维上一点施加一定强度刺激后电位的变化，具体分析如图3所示。

图3 电位变化点详细分析

二、兴奋传导与电流计指针偏转问题分析

1.静息电位测定方式

静息电位常见的测定方式是将电流表的两个电极一个放在神经纤维的外侧，另一个放在神经纤维的内侧，由于内外两侧存在电势差，因此电流表指针会发生偏转。

2.动作电位测定方式

神经纤维上动作电位的测定是指将电流表的两个电极放在同一个神经纤维的外侧，来测定两个电极处是否有电位差。对于一个神经纤维上电位的测定，如电流表指针发生了偏转，则说明两点存在电势差。一般的做法是在该神经纤维上某点给一个足够强度的刺激，从而观察电流表发生几次偏转，方向是否一致？当刺激点到达电流表指针所在的两点距离相等时，神经冲动同时到达两点，两点虽然均产生了动作电位，但是仍然不存在电势差，因此电流表不会发生偏转。只要刺激点与电流表指针所在的点在同一神经元上，且距离不相等，电流表就会发生两次方向相反的偏转。

【例2】图4为神经—肌肉连接示意图，以下分析不正确的是 （ ）

图4

A.刺激图中的肌肉，电流表的指针将偏转2次

B.刺激M点引起的肌肉收缩不属于反射现象

C.兴奋传到突触后膜时发生的信号变化是电信号→化学信号

D.刺激N点电流表指针只发生1次偏转

【答案】C

【解析】解答兴奋传导与电流表指针偏转问题的思维过程如下：

刺激肌肉电流表会发生两次方向相反的偏转。反射的发生要有完整的反射弧，刺激M点引起肌肉收缩反射弧不完整，不属于反射。兴奋传到突触后膜时，发生的信号变化应为化学信号→电信号。由于突触传递的单向性，刺激N点，兴奋只能传到电流表的一个电极，电流表发生1次偏转。

三、电流表的偏转图像分析

电流表偏转图像的关键是坐标图的绘制，而绘制坐标图要特别注意起点和方向，需注意以下四点：①若电流表两极都连在膜外或膜内则绘图时起点从0开始；②若电流表两极分别连在膜外和膜内则起点从动作电位峰值开始；③曲线开始走势方向取决于电流表正负极连接的方向（若正极连膜内负极连膜外为起点上行走势，则正极连膜外负极连膜内为起点下行走势）；④ 若电流表两极连接有一定距离则曲线中有一段保持期。如下图5。

图5

【例3】如图6所示，以枪乌贼的粗大神经纤维作实验材料，在神经纤维的表面，放置两个相距1～2厘米的电极a和b，在图中的刺激点给予较强的电刺激。依据观测到的电流表指针偏转（向左为正，向右为负）情况，绘出的曲线如图7，其中正确的是 （ ）

图6

图7

【答案】D

【解析】该电流表测量的是膜外的电位变化，由图6知a处先兴奋，膜外电位变为负电位，指针向左偏转一次，随后b处兴奋，指针向右偏转一次，故此过程中电流表指针应发生两次方向相反的偏转，D项符合题意。

【例4】实验人员将2个电位计甲和乙分别连接在蛙的一根刚切断的神经纤维上，其电位计的连接方式如图8所示。下列分析中错误的是 （ ）

图8

A.在静息且没有受损的神经纤维外膜上所有点都是等电位

B.刺激e点，神经冲动在神经纤维上双向传导，且甲电位计上指针发生2次偏转

C.刺激e点，神经冲动传导方向与膜内局部电流方向相同

D.静息时，乙电位计测量的是受损神经纤维的静息电位且指针向右偏

【答案】D

【解析】在解题时，要注意电流计的电极在神经纤维上的位置，是膜内还是膜外。同时判断电位变化是哪种离子流动造成的，需要判断该时刻所测电位是静息电位还是动作电位。选项A正确，在静息且没有受损的神经纤维上膜电位均为外正内负，外膜上所有点的电位都相等。选项B正确，刺激e点，当兴奋传导到a点时，a点膜外电位为负，b点膜外电位为正，甲指针向左偏；当b点兴奋时，a点膜外电位恢复，变为正电位，b点膜外电位为负，甲指针向右偏。选项C正确，在离体情况下，刺激e点时，兴奋在神经纤维上双向传导，不管是向左还是向右，都与膜内局部电流方向一致。选项D错误，据图分析，静息时，电位计乙所测为静息电位，外正内负，一般规定膜外电位为0，所以静息电位为负值，因此静息时，乙电位计测量的是受损神经纤维的静息电位，且指针向左偏。

综上所述，在分析神经纤维兴奋传导相关问题时首先要弄清静息电位和动作电位形成和恢复的机理，测量时抓住电流表两极各发生了几次静息电位和动作电位的相互转换就可算出偏转几次，根据电流表两极测量点位置可确定坐标图曲线起点和运行方向。

安徽省芜湖市第十二中学）