生理學/刺激引起興奮的條件和閾刺激

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生理學

細胞的基本功能
- 細胞的興奮性和生物電現象
  - 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
    - 組織興奮及其恢復過程中興奮性的變化

具有興奮性的組織和細胞，并不對任何程度的刺激都能表現興奮或出現動作電位。刺激可以泛指細胞所處環境因素的任何改變；亦即各種能量形式的理化因素的改變，都可能對細胞構成刺激。但實驗表明，刺激要引起組織細胞發生興奮，必須在以下三個參數達到某一臨界值：刺激的強度、刺激的持續時間以及刺激強度對于時間的變化率（即強度對時間的微分）；不僅如此，這三個參數對于引起某一組織和細胞的興奮并不是一個固定值，它們存在著相互影響的關系。在實驗室中，常用各種形式的電刺激作為人工刺激，用來觀察和分析神經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。這是因為電刺激可以方便地由各種電儀器（如電脈沖和方波發生器等）獲得，它們的強度、作用時間和強度-時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，因而可以重復使用。

為了說明刺激的各參數之間的相互關系，可以先將其中一個參數固定于某一數值，然后觀察其余兩個的相互影響。例如，當使用方波刺激時，由于不同大小和持續時間的方波上升支都以同樣極快的增加速率達到某一預定的強度值，因而可以認為上述第三個參數是固定不變的，而每一方波電刺激能否引起興奮，就只決定于它所達到的強度和持續的時間了。在神經和肌組織進行的實驗表明，在強度-時間變化率保持不變的情況下，在一定的范圍內，引起組織興奮所需的最小刺激強度，與這一刺激所持續的時間呈反變的關系；這就是說，當刺激的強度較大時，它只需持續較短的時間就足以引進組織的興奮，而當刺激的強度較弱時，這個刺激就必須持續較長的時間才能引起組織的興奮。但這個關系只是當所用強度或時間在一定限度內改變時是如此。如果將所用的刺激強度減小到某一數值時，則這個刺激不論持續多么長也不會引起組織興奮；與此相對應，如果刺激持續時間逐資助縮短時，最后也會達到一個臨界值，即在刺激持續時間小于這個值的情況下，無論使用多么大的強度，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量同一組織在不同生理或病理情況下的興奮性改變時造成了許多困難。如果不仔細思考，可以認為那些用較小的刺激強度就能興奮的組織具有較高的興奮性；據上述，這個強度小的程度，還要決定這個刺激的持續時間和它的強度-時間變化率。因此，簡單地用刺激強度這一個參數表示不同組織興奮性的高低或同一組織興奮性的波動，就必須使所用刺激的持續時間和強度-時間變化率固定某一（應是中等程度的）數值；這樣，才能把引起組織興奮、即產生動作電位所需的最小刺激強度，作為衡量組織興奮性高低的指標；這個刺激強度稱為閾強度或閾刺激，簡稱閾值（threshold）。強度小于閾值的刺激，稱為閾下刺激；閾下刺激不能引起興奮或動作電位，但并非對組織細胞不產生任何影響。