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神經元訊號

關於這個模擬實驗

此模型展示神經衝動沿着軸突傳播,並按膜電位上色:靜息時為藍色、閾值時為青色、峰值時為黃色。學生可按「刺激」或保持「自動觸發」開啟,開關髓鞘,並把軸突直徑在 1 至 20 微米之間調整。讀數會顯示探針處的電壓、動作電位的相位、傳導速度,以及信號何時到達末梢。此模型有助解釋靜息電位、去極化和復極化,以及有髓鞘的纖維為何傳導神經衝動快得多。

學生可以探索什麼

  • 按「刺激」,觀察「探針處的電壓」讀數由約 -70 mV 上升至峰值。
  • 關閉「髓鞘」,比較「傳導速度」和「到達末梢」的數值。
  • 增加「軸突直徑」,並留意有髓鞘和無髓鞘時速度如何改變。
  • 關閉「自動觸發」,逐次發送一個衝動,並在每個時刻讀取「相位」。
  • 把藍色、青色和黃色分別對應到靜息、閾值和峰值。

學習目標

  1. 1描述靜息電位、閾值,以及動作電位的峰值。
  2. 2解釋鈉和鉀通道如何引致去極化和復極化。
  3. 3解釋髓鞘和郎飛結如何加快傳導。
  4. 4預測軸突直徑和髓鞘化如何改變訊號速度。

教師常問的問題

神經元訊號模擬是免費的嗎?

是的。它免費,可在任何現代瀏覽器上運行,包括互動電子白板和平板電腦。無需註冊,亦無需安裝任何東西。

甚麼是動作電位?

這是神經元膜兩側電壓的短暫逆轉,由約 -70 mV 升至約 +40 mV,再回落。鈉通道先打開,然後鉀通道恢復靜息電壓。

為甚麼髓鞘令訊號傳得更快?

髓鞘為軸突提供絕緣,因此神經衝動只會在稱為郎飛結的間隙處重新產生,並有效地在它們之間跳躍。這種跳躍式傳導在粗纖維中可達 60 至 120 m/s。

模型中的時間是真實的嗎?

不是。動畫放慢了約 40 倍,郎飛結的間距亦經過誇大。讀數中的速度來自有髓鞘和無髓鞘軸突的標準近似值。

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