動作電位是神經訊息傳遞形式,我們可將一個完整的動作電位分成三個時期來討論:
1.去極化 (depolarization)時期:
當興奮性刺激達到閾值 (threshold,人體約-55 mV)後,會引發神經細胞膜上受電壓管制鈉離子孔道 (voltage-gated Na+ channel)大量開啟,膜外鈉離子受濃度梯度差及膜內負電較多的影響,湧入細胞膜內,造成神經細胞的膜電位上升。當膜電位超過閾值,促使更多受電壓管制鈉離子孔道開啟,引發一連串正回饋作用,使膜電位上升更加劇烈。
2.再極化 (repolarization)時期:
由於鈉離子孔道和鉀離子孔道對於電位的敏感度不同,當膜電位上升約至+50 mV時,鈉離子孔道關閉,卻開啟受電壓管制鉀離子孔道 (voltage-gated K+ channel),造成鉀離子大量流出胞外,細胞膜電位開始下降,稱為再極化時期。
3.過極化 (hyperpolarization)時期:
當大量的鉀離子孔道打開時,會使整體細胞膜電位降低至鉀離子孔道的平衡膜電位 (約為-85 mV)且低於靜止膜電位 (-70 mV),此時期鉀離子孔道將會關閉。由於細胞膜上鈉-鉀幫浦蛋白持續作用,逐漸將膜電位回復至未興奮前的狀態 (也就是靜止膜電位狀態),此時期則稱為後過極化時期。
透過神經膜電位的變化,我們才得以感覺、運動,甚至思考,因此這些離子的巧妙分佈,是造成我們生命現象的重要因素!