生理學(xué)/刺激引起興奮的條件和閾刺激

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生理學(xué)

細(xì)胞的基本功能
- 細(xì)胞的興奮性和生物電現(xiàn)象
  - 興奮性和刺激引起興奮的條件
    - 興奮性和興奮含義及其變遷
    - 刺激引起興奮的條件和閾刺激
    - 組織興奮及其恢復(fù)過(guò)程中興奮性的變化

具有興奮性的組織和細(xì)胞，并不對(duì)任何程度的刺激都能表現(xiàn)興奮或出現(xiàn)動(dòng)作電位。刺激可以泛指細(xì)胞所處環(huán)境因素的任何改變；亦即各種能量形式的理化因素的改變，都可能對(duì)細(xì)胞構(gòu)成刺激。但實(shí)驗(yàn)表明，刺激要引起組織細(xì)胞發(fā)生興奮，必須在以下三個(gè)參數(shù)達(dá)到某一臨界值：刺激的強(qiáng)度、刺激的持續(xù)時(shí)間以及刺激強(qiáng)度對(duì)于時(shí)間的變化率（即強(qiáng)度對(duì)時(shí)間的微分）；不僅如此，這三個(gè)參數(shù)對(duì)于引起某一組織和細(xì)胞的興奮并不是一個(gè)固定值，它們存在著相互影響的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)室中，常用各種形式的電刺激作為人工刺激，用來(lái)觀察和分析神經(jīng)或各種肌肉組織的興奮性，度量興奮性在不同情況下的改變。這是因?yàn)殡姶碳た梢苑奖愕赜筛鞣N電儀器（如電脈沖和方波發(fā)生器等）獲得，它們的強(qiáng)度、作用時(shí)間和強(qiáng)度-時(shí)間變化率可以容易地控制和改變；并且在一般情況下，能夠引起組織興奮的電刺激并不造成組織損傷，因而可以重復(fù)使用。

為了說(shuō)明刺激的各參數(shù)之間的相互關(guān)系，可以先將其中一個(gè)參數(shù)固定于某一數(shù)值，然后觀察其余兩個(gè)的相互影響。例如，當(dāng)使用方波刺激時(shí)，由于不同大小和持續(xù)時(shí)間的方波上升支都以同樣極快的增加速率達(dá)到某一預(yù)定的強(qiáng)度值，因而可以認(rèn)為上述第三個(gè)參數(shù)是固定不變的，而每一方波電刺激能否引起興奮，就只決定于它所達(dá)到的強(qiáng)度和持續(xù)的時(shí)間了。在神經(jīng)和肌組織進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，在強(qiáng)度-時(shí)間變化率保持不變的情況下，在一定的范圍內(nèi)，引起組織興奮所需的最小刺激強(qiáng)度，與這一刺激所持續(xù)的時(shí)間呈反變的關(guān)系；這就是說(shuō)，當(dāng)刺激的強(qiáng)度較大時(shí)，它只需持續(xù)較短的時(shí)間就足以引進(jìn)組織的興奮，而當(dāng)刺激的強(qiáng)度較弱時(shí)，這個(gè)刺激就必須持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間才能引起組織的興奮。但這個(gè)關(guān)系只是當(dāng)所用強(qiáng)度或時(shí)間在一定限度內(nèi)改變時(shí)是如此。如果將所用的刺激強(qiáng)度減小到某一數(shù)值時(shí)，則這個(gè)刺激不論持續(xù)多么長(zhǎng)也不會(huì)引起組織興奮；與此相對(duì)應(yīng)，如果刺激持續(xù)時(shí)間逐資助縮短時(shí)，最后也會(huì)達(dá)到一個(gè)臨界值，即在刺激持續(xù)時(shí)間小于這個(gè)值的情況下，無(wú)論使用多么大的強(qiáng)度，也不能引起組織的興奮。

上述情況給比較不同組織的興奮性高低或測(cè)量同一組織在不同生理或病理情況下的興奮性改變時(shí)造成了許多困難。如果不仔細(xì)思考，可以認(rèn)為那些用較小的刺激強(qiáng)度就能興奮的組織具有較高的興奮性；據(jù)上述，這個(gè)強(qiáng)度小的程度，還要決定這個(gè)刺激的持續(xù)時(shí)間和它的強(qiáng)度-時(shí)間變化率。因此，簡(jiǎn)單地用刺激強(qiáng)度這一個(gè)參數(shù)表示不同組織興奮性的高低或同一組織興奮性的波動(dòng)，就必須使所用刺激的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度-時(shí)間變化率固定某一（應(yīng)是中等程度的）數(shù)值；這樣，才能把引起組織興奮、即產(chǎn)生動(dòng)作電位所需的最小刺激強(qiáng)度，作為衡量組織興奮性高低的指標(biāo)；這個(gè)刺激強(qiáng)度稱(chēng)為閾強(qiáng)度或閾刺激，簡(jiǎn)稱(chēng)閾值（threshold）。強(qiáng)度小于閾值的刺激，稱(chēng)為閾下刺激；閾下刺激不能引起興奮或動(dòng)作電位，但并非對(duì)組織細(xì)胞不產(chǎn)生任何影響。