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title: "愛放電的神經細胞"
slug: brain-biotechnology-nervecell
url: https://ncb-course.niar.org.tw/posts/brain-biotechnology-nervecell
published_at: 2024-08-23
modified_at: 2024-08-28
author: "動知識"
category: "生醫研究"
tags: ["腦科學博士", "神經細胞", "神經科學", "腦科學"]
access: public_access
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# 愛放電的神經細胞

By **動知識** | 2024-08-23

是不是常聽到神經是靠電來傳導呢？沒錯，神經細胞就是透過電訊號溝通，也就是所謂的「動作電位」來傳遞，如電纜線般把身體各個部位連接在一起，互相協調與溝通，才交織出認知、記憶、情感、感覺、運動等功能喔！ 神經細胞的結構大致可分為「細胞本體」、「樹突」與「軸突」三大部分，樹突分枝多，具有受體，負責接收傳入細胞體的訊息；軸突通常比樹突長，可將訊息傳出細胞本體，軸突靠近細胞本體的隆起處稱為軸丘，為動作電位的產生處。神經細胞之間則靠「突觸」來連結。突觸前的神經細胞，會在狹小的突觸空間裡，釋放各式各樣的神經傳導因子，來活化突觸後的細胞產生動作電位並傳遞訊號。Ù神經細胞結構包含細胞本體、樹突、軸突，軸突靠近細胞本體的隆起處為軸丘，軸突上被神經膠細胞（寡突膠細胞或許旺細胞）包裹、形成絕緣層的部份稱為髓鞘，突觸是神經細胞間聯絡的構造。（圖片來源：國家實驗研究院國家實驗動物中心） 動作電位－鈉鉀離子運動會 神經細胞透過電訊號溝通，主要是藉由觸發細胞膜上離子通道一連串的打開、關閉，讓細胞內外的鉀離子、鈉離子依照濃度梯度移動，由離子濃度高的地方，往低的地方運輸，造成膜電位的改變，產生「動作電位」。 神經細胞動作電位的產生可分為四個階段－極化、去極化、再極化、過極化：極化：神經細胞在休息狀態下的膜電位處於約 -70 毫伏特(mV)，稱為「靜止膜電位」，細胞膜內帶負電、膜外環境帶正電，這種兩極化的電荷環境，稱為「極化」。去極化：當神經細胞樹突上的受體，接收來自突觸前細胞的神經傳導因子，如：麩胺酸、多巴胺等，對應到的受體會接收到因子並活化打開，讓帶正電的鈉、鈣等離子進入細胞膜而提升膜電位。當電位通過軸突前端的「軸丘」時，若電位高於鈉離子通道的閾值，則會開啟「電位依賴性鈉離子通道」使大量的鈉離子往細胞內流動，產生「去極化」的現象，讓膜電位變成帶正電(約+40 mV)。有趣的是，一顆神經細胞接收來自於成千上萬個不同型態的突觸，有興奮性也有抑制性訊號，而是否會產生動作電位，端看最終膜電位是否達到閾值囉。再極化：當膜電位達到高峰時，鈉離子通道會關閉，同時開啟鉀離子通道，讓細胞內的鉀離子流出細胞，以平衡膜內過多的正電荷，讓膜電位再回到帶負電的狀態，便稱為「再極化」。過極化：當膜電位回復到-70 mV時，鉀離子通道才準備關閉，鉀離子還在持續流出細胞時，造成電位低於靜止膜電位的「過極化」現象。而在此時鈉鉀離子幫浦也會出動，消耗能量幫忙把鈉離子打出細胞、把鉀離子打進細胞，讓內外膜電位以及鈉鉀離子濃度恢成最初的極化狀態。Ù動作電位產生四階段：(1) 極化－神經細胞在休息狀態時膜內帶負電、膜外帶正電，靜止膜電位約 -70 mV。 (2) 去極化－細胞接受刺激或動作電位傳遞，細胞膜上的電位依賴性鈉離子通道部份開啟，鈉離子進入細胞內，膜電位上升。 (3) 膜電位上升超過閾值，引發大量鈉離子通道開啟，膜電位更正，達動作電位高峰。 (4) 再極化－鈉離子通道迅速關閉，鉀離子通道開啟、鉀離子離開細胞。 (5) 過極化－鉀離子通道延遲關閉，膜電位降至靜止膜電位以下。最後，鉀離子通道關閉，膜電位回復到極化狀態。（動畫來源：國家實驗研究院國家實驗動物中心） 神經細胞在傳遞訊息時，「電位依賴性離子通道」就像是一道道相鄰排列的電訊號控制門，受刺激或鄰近區域產生動作電位，膜電位的改變在極短時間內觸發控制門快速開關，鈉、鉀離子透過通道在細胞膜內外流動，引發接續性膜電位改變和傳遞，儼然就是一場鈉鉀離子運動會！ 電位快速傳導秘技－跳躍式接力賽跑 而神經細胞就像電線需要絕緣，是靠著「髓鞘」來促進電位的快速傳導。中樞與周邊神經系統的髓鞘，分別由寡突膠細胞與許旺細胞負責，髓鞘具有絕緣效果，像瑞士捲般層層緊密地纏繞著軸突；髓鞘與髓鞘之間、有個密佈離子通道的空隙稱為「蘭氏節」。 因為髓鞘具有絕緣效果，動作電位僅能在蘭氏節上傳導，像接力賽跑一樣，引發新的動作電位從這節跳到下一節傳遞下去，像連環跳般的跳躍式傳導，直達神經細胞末梢。跳躍傳導不僅可以增加動作電位的傳遞速度，並且減少能量的耗損，讓訊息傳遞更加有效率。 神經系統就是藉由軸突、樹突與突觸交織成緊羅密布的神經網絡結構，以及品質良好的動作電位來快速且正確地傳遞彼此之間的訊息，讓神經系統可以順暢的運作互相聯絡溝通，以完成個體的認知、感覺或運動功能。像是一個交響樂團，各樂手齊心協力流暢的演奏，譜出一段動人心弦的優美樂章，而這，就是讓你會哭、會笑、能跑、能跳的大腦!