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(共40张PPT)
第33讲神经冲动的产生和传导
内容索引
NEIRONGSUOYIN
考点二
兴奋的传递
兴奋的产生和传导
考点一
考点三
电流表指针偏转问题及兴奋的传导和传递的实验探究
兴奋的产生和传导
考点一
梳理 必备知识
1.神经冲动:在神经系统中,兴奋是以电信号的形式沿着 传导的,这种电信号也叫神经冲动。
神经纤维
2.兴奋在神经纤维上的产生和传导
内负外正
局部电流
动作电位
电位差
双向传导
相反
相同
精练 迁移应用
考向1　静息电位与动作电位的特点与成因分析
1.(2025·山东卷,8)神经细胞动作电位产生后,K+外流使膜电位恢复为静息状态的过程中,膜上的钠钾泵转运K+、Na+的活动增强,促使膜内外的K+、Na+分布也恢复到静息状态。已知胞内K+浓度总是高于胞外,胞外Na+浓度总是高于胞内。下列说法错误的是(　　)
A.若增加神经细胞外的Na+浓度,动作电位的幅度增大
B.若静息状态下Na+通道的通透性增加,静息电位的幅度不变
C.若抑制钠钾泵活动,静息电位和动作电位的幅度都减小
D.神经细胞的K+、Na+跨膜运输方式均包含主动运输和被动运输
B
解析:动作电位的幅度主要由细胞内外Na+浓度差决定,当细胞外Na+浓度增加时,Na+内流增多,从而导致动作电位的幅度增大,A正确;静息电位主要由K+外流形成,静息时膜对K+的通透性较高,而对Na+的通透性较低,当Na+通透性增加时,Na+会顺浓度梯度内流(胞外Na+浓度较高),导致膜内正电荷增多,使静息电位绝对值减小,B错误;钠钾泵在维持细胞内外离子浓度差和膜电位方面起着关键作用,若抑制钠钾泵活动,静息电位和动作电位的幅度都减小,C正确;K+外流(静息电位)和Na+内流(动作电位)为协助扩散,钠钾泵转运K+进细胞、Na+出细胞为主动运输,D正确。
2.(2024·湖南卷,12)细胞所处的内环境变化可影响其兴奋性。膜电位达到阈电位(即引发动作电位的临界值)后,才能产生兴奋。如图所示,甲、乙和丙表示不同环境下静息电位或阈电位的变化情况。下列叙述错误的是(　　)
A.正常环境中细胞的动作电位峰值受膜内外
钠离子浓度差影响
B.环境甲中钾离子浓度低于正常环境
C.细胞膜电位达到阈电位后,钠离子通道才开放
D.同一细胞在环境乙中比丙中更难发生兴奋
C
解析:动作电位的产生主要与钠离子顺浓度梯度内流有关,细胞内外钠离子浓度差会影响动作电位峰值,A正确;静息电位的产生主要与钾离子顺浓度梯度外流有关,细胞外钾离子浓度降低时,膜两侧钾离子浓度差增大,钾离子外流增多,静息电位的绝对值增大,故环境甲中钾离子浓度低于正常环境,B正确;细胞膜电位达到阈电位前,钠离子通道就已经开放,C错误;分析题图可知,与环境丙相比,细胞在环境乙中阈电位与静息电位的差值更大,受到刺激后更难发生兴奋,D正确。
考向2　兴奋在神经纤维上传导的电位变化分析
3.(2024·甘肃卷,8)图甲是记录蛙坐骨神经动作电位的实验示意图。在图示位置给予一个适宜电刺激,可通过电极1和2在电位记录仪上记录到如图乙所示的电位变化。如果在电极1和2之间的M点阻断神经动作电位的传导,给予同样的电刺激时记录到的电位变化图是(　　)
B
解析:分析题意可知,在图示位置给予一个适宜电刺激,由于兴奋先后到达电极1和电极2,电位记录仪会发生两次方向相反的偏转,可通过电极1和电极2在电位记录仪上记录到如题图乙所示的电位变化;如果在电极1和2之间的M点阻断神经动作电位的传导,兴奋只能传导至电极1,无法传至电极2,只发生一次偏转,对应的图形应是图乙中的前半段,B符合题意。
兴奋的传递
考点二
梳理 必备知识
1.兴奋在神经元之间的传递
(1)突触的结构和类型
突触前膜
突触间隙
突触后膜
神经递质
轴突—胞体型
轴突—树突型
(2)兴奋的传递过程(如图)
神经递质
突触间隙
受体
降解
(3)传递特点及原因
单向
突触小泡
突触前膜
突触后膜
(4)神经递质与受体
兴奋或抑制
糖蛋白
2.滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
突触
酶
多巴胺受体
免疫
心理依赖性
1.抑制性突触后电位的产生机制
(1)电位变化示意图
归纳提升
(2)产生机制
(3)结果:使膜内外的电位差变得更大,突触后膜更难以兴奋。
2.兴奋传递过程中出现异常的情况分析
精练 迁移应用
考向1　兴奋的传递过程及特点
1.(2025·江苏卷,10)脂肪细胞分泌的生物活性蛋白Leptin可使兴奋性递质5-羟色胺的合成和释放减少,阻碍神经元之间的兴奋传递,如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
A.脂肪细胞通过释放Leptin使5-羟色胺的合成减少属于
体液调节
B.Leptin直接影响突触前膜和突触后膜的静息电位
C.Leptin与突触前膜受体结合,影响兴奋在突触处的传递
D.5-羟色胺与突触后膜受体结合减少,导致Na+内流减少
B
解析:脂肪细胞分泌的Leptin通过体液运输作用于相关细胞,使5-羟色胺的合成减少,这种调节方式属于体液调节,A正确;由题干和图示信息可知Leptin与突触前膜受体结合,可使兴奋性递质5-羟色胺的合成和释放减少,阻碍神经元之间的兴奋传递,并不影响突触前膜和突触后膜的静息电位,B错误,C正确;5-羟色胺是兴奋性递质,当它与突触后膜受体正常结合时,会引起突触后膜兴奋,当5-羟色胺与突触后膜受体结合减少,突触后膜对Na+的通透性降低,Na+内流的量相应减少,D正确。
考向2　兴奋传递过程中出现的异常情况分析
2.(2026·山东青岛模拟)乙酰胆碱可以作用于下一个神经元,使神经元兴
奋,也可以在神经—肌肉接头处发挥作用,从而促进肌肉收缩。已知乙酰胆碱酯酶可以水解乙酰胆碱,则下列分析错误的是(　　)
A.乙酰胆碱作用于突触后膜,可使Na+通道打开
B.乙酰胆碱与其受体的结合具有特异性
C.突触后膜可位于下一个神经元的树突或者肌肉细胞上
D.若抑制乙酰胆碱酯酶的活性,则可避免下一个神经元持续兴奋
D
解析:乙酰胆碱作为兴奋性递质,其作用于突触后膜,会使Na+通道打开,进而引起突触后膜产生兴奋,A正确;乙酰胆碱与其受体的结合具有特异性,进而实现信息传递,B正确;突触后膜可位于下一个神经元的树突或者肌肉细胞上,因为突触的类型包括轴突—树突型和轴突—胞体型等,且肌肉细胞可以受神经细胞直接支配,C正确;若抑制乙酰胆碱酯酶的活性,则可引起乙酰胆碱分解速度减慢,进而会引起下一个神经元持续兴奋,D错误。
电流表指针偏转问题及兴奋的传导和传递的实验探究
考点三
题型1　电流表指针偏转问题
1.在神经纤维上(双向传导)
(1)刺激a点,b点先兴奋,d点后兴奋,电流计指针发生两次方向相反的偏
转。
(2)刺激c点(bc=cd),b点和d点同时兴奋,电流计指针不发生偏转。
2.在神经元之间(单向传递,以兴奋性突触为例)
(1)刺激b点(ab=bd),由于兴奋在突触间的传递速率小于在神经纤维上的传导速率,所以a点先兴奋,d点后兴奋,电流计指针发生两次方向相反的偏转。
(2)刺激c点,兴奋不能传至a点,a点不兴奋,d点可兴奋,电流计指针只发生一次偏转。
1.(2025·安徽卷,7)正常情况下,神经产生的动作电位个数与所支配的骨骼肌收缩次数一致,乙酰胆碱递质的释放依赖于细胞外液中的钙离子。如图为蛙坐骨神经—腓肠肌标本示意图。刺激a处,电表偏转,腓肠肌收缩。对细胞外液分别进行4种预处理后,再进行以下实验,其中符合细胞外液中去除钙离子预处理的实验现象是(　　)
典例突破
选 项 刺激a处 滴加乙酰胆碱 刺激b处
电表偏转 腓肠肌收缩 腓肠肌收缩 腓肠肌收缩
A 是 - + +
B 是 - - +
C 否 - - -
D 是 +++ +++ +
说明:“+”表示收缩,“-”表示无收缩,“+++”表示持续性收缩。
A
解析:根据题干信息“神经产生的动作电位个数与所支配的骨骼肌收缩次数一致,乙酰胆碱递质的释放依赖于细胞外液中的钙离子”,所以除去钙离子后,神经元将不会释放乙酰胆碱递质。刺激a处,兴奋沿着神经纤维的传导不依赖于钙离子,兴奋可以在神经纤维上传导,电表会发生偏转。细胞外液缺乏钙离子,神经元不会释放乙酰胆碱递质,所以腓肠肌不收缩。如果滴加乙酰胆碱,即补充了神经递质,肌肉细胞接受神经递质,会收缩。刺激b处,是直接刺激肌肉细胞,肌肉会收缩。A正确。
题型2　兴奋的传导和传递的实验探究
1.神经调节实验设计的基本方法
(1)“药物阻断”实验
探究某药物(如麻醉药)是阻断兴奋在神经纤维上的传导,还是阻断在突触处的传递,可分别将药物置于神经纤维上或置于突触处,依据其能否产生“阻断”效果作出合理推断。
(2)电刺激法探究反射弧中兴奋传导的特点
①探究兴奋在神经纤维上的传导
②探究兴奋在神经元之间的传递
2.解决实验设计题的一般思路
(1)实验设计的关键——设置对照和控制变量
对照实验设置正确与否,关键就在于如何尽量去保证“其他条件的完全相同”等。
(2)解题牢记“3”“3”“1”
在解题时应明确“3”“3”“1”是什么。第一个“3”指三个变量:自变量、因变量和无关变量。第二个“3”指实验步骤的3种处理:共性处理、变量处理和实验结果处理。“1”指实验目的只有一个。解答任何实验题,都要牢记程序,不忘“3”“3”“1”,先寻找解题思路,再思考具体问题。
2.(2025·黑吉辽蒙卷,22)躯干四肢疼痛信息需依次经脊髓背根神经节、脊髓、丘脑三级神经元,传递至大脑躯体感觉皮层产生痛觉(如图1)。回答下列问题。
典例突破
(1)局部组织损伤时,会释放致痛物质(缓激肽等),使感受器产生电信号。该信号沿图1所示通路传至大脑躯体感觉皮层产生痛觉的过程　　　(填“是”或“不是”)反射;该信号传递至下一级神经元时,需经过的信号转换是
　　　　　　 　　　　;该信号也可以从传入神经纤维分叉处传向另一末梢分支,引起P物质等的释放,加强感受器活动,通过　　 　　(填
“正反馈”或“负反馈”)调节造成持续疼痛。
不是
电信号→化学信号→电信号
正反馈
解析:反射需要完整反射弧(感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器)。局部组织损伤时,信号传至大脑躯体感觉皮层产生痛觉,该过程有传出神经和效应器参与,所以躯体感觉皮层产生痛觉的过程不是反射。神经元间通过突触传递信号,电信号传到突触前膜,引发神经递质释放(化学信号),作用于突触后膜再转为电信号,因此该信号传递至下一级神经元时,需经过的信号转换是电信号→化学信号→电信号。该信号从传入神经纤维分叉处传向另一末梢分支,释放 P 物质等加强感受器活动,使疼痛持续且加剧,属于正反馈调节(正反馈是使生理过程不断加强、偏离原有平衡状态)。
(2)电针疗法是用带微弱电流的针灸针刺激特定穴位的镇痛疗法。背根神经节中表达的P2X蛋白在痛觉信号传入中发挥重要作用,为探究电针疗法的镇痛效果及其机制,进行的动物实验处理及结果见表和图2。
动物模型 分组 治疗处理
对照组:在正常大鼠足掌皮下注射生理盐水 A 不治疗
疼痛模型组:在正常大鼠足掌皮下注射等体积致痛物质诱导剂 B 不治疗
C 电针治疗
设置A组作为对照组的具体目的是________________________________
和_____________________________
　 。
疼痛阈值与痛觉敏感性呈负相关,由结果推测电针疗法可能通过抑制P2X的表达发挥一定的镇痛作用,依据是_______________________________
　 。
排除正常大鼠自身生理状态(如正常
神经调节等)对实验结果的影响
作为空白对照,与疼痛模型组(B、
C 组)对比,突出疼痛模型及电针治疗的作用
C组疼痛阈值高于B组,P2X相对表
达水平低于B组
解析:设置A组(正常大鼠不治疗)作为对照组,具体目的:一是排除正常大鼠自身生理状态(如正常神经调节等)对实验结果的影响,二是作为空白对照,与疼痛模型组(B、C组)对比,突出疼痛模型及电针治疗的作用。由题意可知,疼痛阈值与痛觉敏感性呈负相关(疼痛阈值越高,痛觉越不敏感)。C组
(电针治疗疼痛模型大鼠)与B组(未治疗疼痛模型大鼠)相比,C组疼痛阈值高于B组,P2X相对表达水平低于B组,说明电针疗法可能通过抑制P2X表达,提高疼痛阈值,发挥镇痛作用。
(3)镇痛药物通常分为麻醉性(长期或超量使用易成瘾)和非麻醉性。从痛觉传入通路的角度分析,药物镇痛可能的作用机理有_________________
　　　　、　　　　　 　　　和抑制突触信息传递。若某人患有反复发作的中轻度颈肩痛,以上镇痛疗法,不宜选择　 　　　　　。
解析:从痛觉传入通路(感受器→传入神经→神经中枢)的角度看,药物镇痛可能的作用机理有抑制痛觉感受器的兴奋产生、阻断痛觉信号的神经传导、抑制突触信息传递。麻醉性镇痛药物长期或超量使用易成瘾,对于反复发作轻中度肩痛,不宜选择麻醉性镇痛药物,避免成瘾风险。
抑制痛觉感受器的
兴奋产生
阻断痛觉信号的神经传导
麻醉性镇痛药物1.(2025·甘肃卷,9)现代生理学中将能发生动作电位的细胞称为可兴奋细胞,动作电位是在静息电位的基础上产生的膜电位变化。关于可兴奋细胞的静息电位和动作电位,下列叙述错误的是(　　)
A.静息状态下细胞内的K+浓度高于细胞外,在动作电位发生时则相反
B.胞外K+浓度降低时,静息电位的绝对值会变大,动作电位不易发生
C.动作电位发生时,细胞膜对Na+的通透性迅速升高,随后快速回落
D.由主动运输建立的跨膜离子浓度梯度是动作电位发生的必要条件
答案:A
解析:静息状态下细胞内的K+浓度高于细胞外,动作电位发生时,Na+内流,但细胞内K+浓度依然高于细胞外,A错误;胞外K+浓度降低时,K+外流增多,静息电位的绝对值会变大,且此时细胞更不容易兴奋,动作电位不易发生,B正确;动作电位发生时,细胞膜对Na+的通透性迅速升高,Na+内流形成动作电位,随后通透性快速回落,C正确;由主动运输建立的跨膜离子浓度梯度(如细胞内K+浓度高,细胞外Na+浓度高)是动作电位发生的必要条件,D正确。
2.奎尼丁是一种抗心律失常药物,通过抑制Na+通道,降低兴奋的传导速度,从而抑制心肌的自律性,达到调节心律的目的。现将某神经细胞置于含有奎尼丁的M溶液(类似于细胞外液)中,测定其静息电位及动作电位。下列分析正确的是(　　)
A.与正常情况相比,该细胞静息电位增大
B.与正常情况相比,该细胞动作电位增大
C.静息状态下细胞膜外K+浓度大于膜内
D.兴奋状态下细胞膜外Na+浓度大于膜内
答案:D
解析:根据题干信息可知,由于奎尼丁抑制Na+通道,阻止Na+内流,因此与正常情况相比,该细胞动作电位会降低,但静息电位不会改变,A、B错误;静息状态下细胞膜内的K+浓度仍然大于膜外,C错误;兴奋状态下细胞膜外Na+浓度仍然大于膜内,D正确。
3.(2026·北京丰台模拟)兴奋在神经元之间的传递主要依赖于神经递质。下列关于神经递质的叙述,正确的是(　　)
A.被包裹在突触小泡中,以主动运输的方式运输
B.与突触后膜上的受体结合后进入下一个神经元
C.与受体结合后会引起突触后膜的电位改变
D.发挥作用后可被回收,实现信息的双向传递
答案:C
解析:神经递质储存在突触小泡中,通过胞吐方式释放到突触间隙,A错误;神经递质与突触后膜受体结合后,通过改变离子通道的通透性引发电位变化,递质本身不会进入下一个神经元,B错误;神经递质与受体结合后,导致突触后膜离子流动(如Na+内流或Cl-内流),引起膜电位变化,C正确;神经递质发挥作用后会被分解或回收,但兴奋在突触处只能单向传递,无法实现双向传递,D错误。
4.(2026·安徽安庆模拟)药物X可抑制脑内某种兴奋性神经递质的降解,延长该神经递质的作用时间,可用于治疗偏头痛。下列叙述错误的是(　　)
A.该神经递质可能从突触前膜以胞吐的方式释放
B.该神经递质作用于突触后膜会引起钠离子内流
C.药物X能降低突触间隙中该神经递质的浓度
D.药物X适用于治疗由脑内神经元兴奋性不足引发的疾病
答案:C
解析:神经递质储存在突触小泡中,通过胞吐方式从突触前膜释放到突触间隙,A正确;兴奋性神经递质与突触后膜上的受体结合后,引起钠离子内流,B正确;药物X抑制神经递质的降解,会延长递质的作用时间,导致突触间隙中神经递质浓度升高,C错误;药物X通过延长兴奋性递质的作用时间,增强神经元兴奋性,适用于治疗由脑内神经元兴奋性不足引发的疾病,D正确。
5.(2024·江苏卷,10)图示反射弧传导兴奋的部分结构,a、b表示轴突末梢。下列相关叙述错误的是(　　)
A.a、b可能来自同一神经元,也可能来自不同神经元
B.a、b释放的神经递质可能相同,也可能不同
C.a、b通过突触传递的兴奋都能经细胞膜传递到Ⅰ处
D.脑和脊髓中都存在图示这种传导兴奋的结构
答案:C
解析:一个神经元可以有多个轴突末梢,所以a、b可能来自同一神经元,也可能来自不同神经元,A正确;若a、b来自不同细胞的轴突,分别作用于同一个神经元的树突和胞体,二者释放的神经递质不干扰,可能相同,也可能不同,B正确;a、b产生的兴奋通过神经递质传至突触后膜,如果释放的是抑制性递质,则不能传递至Ⅰ处,C错误;脑和脊髓中都存在由多个神经元构成的突触结构,即都存在图示这种传导兴奋的结构,D正确。
6.(2026·广东东莞模拟)当细胞受到阈下刺激时,细胞膜上Na+通道少量开放,少量Na+内流,使膜的静息电位值减小。当膜电位达到某一临界值时,膜上的Na+通道开放,大量的Na+内流而产生动作电位,膜电位的这个临界值就叫阈电位(如图所示)。下列叙述正确的是(　　)
A.膜电位达到阈电位时就能引发动作电位,使膜外电位由负变正
B.随着刺激强度的增大,神经细胞膜产生动作电位的幅度也增大
C.不同神经纤维兴奋产生动作电位时需要达到的阈电位可能存在差异
D.图中神经细胞膜电位达到阈电位时,膜上K+通道开放,导致K+外流
答案:C
解析:当膜电位达到阈电位时就能引发动作电位,但膜外电位由正变负,A错误;神经细胞膜上的Na+通道有限,当刺激强度达到阈电位时,增加刺激强度,并不能使神经细胞的动作电位幅度增大,B错误;不同神经纤维的结构和功能存在差异,推测不同神经纤维兴奋产生动作电位时需要达到的阈电位可能存在差异,C正确;当膜电位达到阈电位时Na+内流,K+通道关闭,在恢复静息电位的过程中K+外流,D错误。
7.(2026·广东东莞模拟)为探究磁场刺激对神经系统钝化的影响及电生理机制,研究人员将小鼠分为3组:对照组、神经系统钝化模型(HU)组和磁场刺激(CFS)组,检测3组小鼠的静息电位的结果如图所示。另检测各组动作电位的峰值,发现组间无差异。下列说法错误的是(　　)
A.实验中使三组神经元兴奋所需的最小刺激强度相同
B.静息时神经元细胞膜主要对K+有通透性,造成K+外流
C.给予适宜强度刺激后HU组的神经元中Na+内流量最多
D.实验结果表明,CFS可改善神经系统钝化时出现的神经元兴奋性下降
答案:A
解析:实验中三组神经元静息电位大小不同,使三组兴奋所需的最小刺激强度不相同,三组中钝化组(HU)神经元的静息电位绝对值最大,使钝化神经元兴奋所需的最小刺激强度最大,A错误;静息时神经元细胞膜主要对K+有通透性,造成K+外流,形成外正内负的静息电位,B正确;由题意可知,检测动作电位峰值,组间无差异,动作电位与Na+内流有关,结合图示信息可知,HU组的静息电位最大,而各组的动作电位峰值相同,所以在受到刺激时,若要产生相同的动作电位峰值,HU组的Na+内流入神经元的量最多,C正确;根据图示结果可以推测,CFS可改善神经系统钝化时出现的神经元兴奋性下降(HU组静息电位绝对值增大),D正确。
8.(2026·黑龙江哈尔滨模拟)神经元过度兴奋会导致癫痫。研究人员将钾离子通道基因拼接在启动子CAMK2A下游,然后利用改造的基因表达载体,将目的基因导入癫痫模型小鼠脑部神经元,探究基因疗法的可行性。下列分析正确的是(　　)
A.神经元兴奋的传导方向与膜内局部电流的方向相反
B.该疗法的原理可能是加快钾离子内流以减弱异常神经元的过度兴奋
C.对照组目的基因的处理可能是将空载体导入癫痫模型小鼠的脑部神经元
D.启动子CAMK2A可使钾离子通道基因仅在抑制性神经元中特异性表达
答案:C
解析:兴奋部位的膜电位是外负内正,未兴奋部位的膜电位是外正内负,兴奋部位和未兴奋部位形成电位差,产生局部电流,膜内电流方向由兴奋部位流向未兴奋部位,膜外电流方向由未兴奋部位流向兴奋部位,兴奋传导的方向与膜内电流的方向一致,A错误;神经元过度兴奋会导致癫痫,因此该疗法的原理是抑制神经元兴奋,由于动作电位的膜电位是外负内正,因此应加快钾离子外流以减弱异常神经元的过度兴奋,B错误;实验的自变量为是否转入外源钾离子通道基因,故对照组应将空载体导入癫痫模型小鼠的脑部神经元,C正确;外源钾离子通道基因需要在异常兴奋的神经元中特异性表达,D错误。
9.(2025·贵州卷,20)心脏通过节律性的搏动(收缩和舒张)完成泵血功能,心脏每分钟搏动的次数称为心率。在正常生理范围内,心率的变动范围较大,如人的心率一般为60~100次/分。心率快慢主要受自主神经系统的调节。回答下列问题。
(1)自主神经系统由　　　　　　　两部分组成,它们对心脏的调节作用　　 　(填“相同”或“相反”)。
(2)心室肌细胞受刺激产生动作电位的过程如图所示,a点膜内电位为负,原因是　　　　　　　　　　　　　　　。受到足够强度刺激后,引起ab段电位变化的离子主要是　　　,该离子的通道有静息、激活和失活三种功能状态。在bc段,无论心室肌受到多强刺激都不能引发新的动作电位,也不会发生新的收缩和舒张,此时该离子通道的状态是　　　。
(3)为探究在一次心脏搏动中bc段持续的时长,现以蛙心为实验材料,写出实验思路: 　 。
答案:(1)交感神经和副交感神经　相反
(2)静息时细胞膜对 K+的通透性较大,K+外流　Na+　失活
(3)①取活蛙,破坏其脑和脊髓后暴露心脏,用任氏液持续灌流以维持蛙心体外节律性搏动;②将蛙心与记录装置连接,记录正常搏动曲线,确定心室收缩的起始时间;③在一次心室收缩开始后,每隔一定时间给予一次阈上刺激,观察是否引发额外收缩;④重复实验 3~5 次,统计从心室收缩起始到第一次引发额外收缩的最短时间,即为bc段持续时长
解析:(1)交感神经兴奋时,会使心率加快、心肌收缩力增强;副交感神经兴奋时,会使心率减慢、心肌收缩力减弱。二者对心脏的调节作用相反,共同维持心率的稳定。
(2)a点为静息电位,此时细胞膜对K+的通透性远大于其他离子,K+顺浓度梯度从膜内流向膜外,最终膜内电位低于膜外,表现为负电位。受到足够强度刺激后,细胞膜上的Na+通道迅速激活开放,Na+顺浓度梯度大量内流,使膜内电位快速由负变正,因此,引起ab段电位变化的离子主要是Na+。在bc段Na+通道已进入失活状态(无法被刺激再次激活),即使给予更强的刺激,也无法引发新的Na+内流和动作电位,因此不会发生新的收缩和舒张。
(3)bc段是心室肌细胞的绝对不应期,此阶段细胞对任何强度的刺激均无反应;度过绝对不应期后,细胞可对刺激产生反应(引发额外收缩)。通过在心脏搏动的不同时刻给予阈上刺激(能引发正常动作电位的最小刺激强度),记录 “从心室收缩开始到第一次能引发额外收缩的时间”,可获得bc段的持续时长。实验思路:①制备蛙心标本:取活蛙,破坏脑和脊髓后暴露心脏,剪开心包,用任氏液(维持蛙心活性的生理溶液)持续灌流蛙心,确保心脏在体外保持节律性搏动;②记录基础搏动:将蛙心与张力换能器(或记录装置)连接,记录蛙心正常的搏动曲线(明确心室收缩、舒张的时间节点,如以收缩起始点为计时零点);③给予梯度时间刺激:在一次心室收缩(对应bc段起点)开始后,每隔一定时间给予一次阈上刺激(强度固定,需提前确定能引发额外收缩的最小刺激强度),观察每次刺激是否能在搏动曲线上引发“额外收缩峰”;④确定绝对不应期时长:重复上述实验3~5次,统计“从心室收缩起始到第一次出现额外收缩峰的最短时间”,该时间即为bc段(绝对不应期)的持续时长。
10.(2025·云南卷,19)经皮电刺激(TENS)是一种安全的电刺激镇痛技术(神经传递过程如图),其依据是“闸门控制学说”,“闸门”位于脊髓背角,传导兴奋的神经纤维包括并行的粗纤维(传导触觉信号)和细纤维(传导痛觉信号),这两类纤维分别以120 m·s-1和2.3 m·s-1的速度传导电信号,粗纤维传导的信号能短暂关闭“闸门”,阻断细纤维向大脑传递信号。
回答下列问题。
(1)TENS作用于皮肤,产生的兴奋沿着神经纤维向大脑皮层传递,兴奋时细胞膜的膜电位表现为　　　　　　　　　,膜电位发生变化的机理是　 　 。
(2)兴奋由大脑向肌肉传递的过程中,需通过突触传递信号,电信号传导到轴突末梢,突触小体内的　　　　　　　与突触前膜融合后释放　 进入突触间隙,经扩散与突触后膜上的　　　　　　　　　结合后引起下一个神经元兴奋。
(3)能产生动作电位的细胞称为可兴奋细胞,包括神经细胞、肌肉细胞和　　　　　　　　　等类型。
(4)TENS镇痛的原理是 　 。
若动物手术中运用TENS镇痛,具体措施是　　　　　　　　　　　　　。
答案:(1)外负内正　细胞膜对Na+的通透性增加,Na+内流
(2)突触小泡　神经递质　特异性受体
(3)某些腺细胞
(4)电刺激皮肤,使粗纤维兴奋,粗纤维传导的信号关闭“闸门”,阻断细纤维向大脑传递痛觉信号　在动物皮肤相关部位施加适宜强度的电刺激
解析:(1)在静息状态下,细胞膜的膜电位是外正内负;兴奋时,细胞膜对Na+的通透性增加,Na+内流,使膜电位变为外负内正。
(2)当电信号传导到轴突末梢时,突触小体内的突触小泡与突触前膜融合,释放神经递质进入突触间隙,神经递质经扩散与突触后膜上的特异性受体结合,从而引起下一个神经元兴奋。
(3)能产生动作电位的可兴奋细胞除了神经细胞、肌肉细胞外,还有某些腺细胞等。
(4)TENS 镇痛的原理是电刺激皮肤,使粗纤维兴奋,粗纤维传导的信号关闭“闸门”,阻断细纤维向大脑传递痛觉信号。若动物手术中运用 TENS 镇痛,具体措施是在动物皮肤相关部位施加适宜强度的电刺激。(共27张PPT)
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1.(2025·甘肃卷,9)现代生理学中将能发生动作电位的细胞称为可兴奋细胞,动作电位是在静息电位的基础上产生的膜电位变化。关于可兴奋细胞的静息电位和动作电位,下列叙述错误的是(　　)
A.静息状态下细胞内的K+浓度高于细胞外,在动作电位发生时则相反
B.胞外K+浓度降低时,静息电位的绝对值会变大,动作电位不易发生
C.动作电位发生时,细胞膜对Na+的通透性迅速升高,随后快速回落
D.由主动运输建立的跨膜离子浓度梯度是动作电位发生的必要条件
A
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解析:静息状态下细胞内的K+浓度高于细胞外,动作电位发生时,Na+内流,但细胞内K+浓度依然高于细胞外,A错误;胞外K+浓度降低时,K+外流增多,静息电位的绝对值会变大,且此时细胞更不容易兴奋,动作电位不易发生,B正确;动作电位发生时,细胞膜对Na+的通透性迅速升高,Na+内流形成动作电位,随后通透性快速回落,C正确;由主动运输建立的跨膜离子浓度梯度(如细胞内K+浓度高,细胞外Na+浓度高)是动作电位发生的必要条件,D正确。
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2.奎尼丁是一种抗心律失常药物,通过抑制Na+通道,降低兴奋的传导速度,从而抑制心肌的自律性,达到调节心律的目的。现将某神经细胞置于含有奎尼丁的M溶液(类似于细胞外液)中,测定其静息电位及动作电位。下列分析正确的是(　　)
A.与正常情况相比,该细胞静息电位增大
B.与正常情况相比,该细胞动作电位增大
C.静息状态下细胞膜外K+浓度大于膜内
D.兴奋状态下细胞膜外Na+浓度大于膜内
D
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解析:根据题干信息可知,由于奎尼丁抑制Na+通道,阻止Na+内流,因此与正常情况相比,该细胞动作电位会降低,但静息电位不会改变,A、B错误;静息状态下细胞膜内的K+浓度仍然大于膜外,C错误;兴奋状态下细胞膜外Na+浓度仍然大于膜内,D正确。
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3.(2026·北京丰台模拟)兴奋在神经元之间的传递主要依赖于神经递质。下列关于神经递质的叙述,正确的是(　　)
A.被包裹在突触小泡中,以主动运输的方式运输
B.与突触后膜上的受体结合后进入下一个神经元
C.与受体结合后会引起突触后膜的电位改变
D.发挥作用后可被回收,实现信息的双向传递
C
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解析:神经递质储存在突触小泡中,通过胞吐方式释放到突触间隙,A错误;神经递质与突触后膜受体结合后,通过改变离子通道的通透性引发电位变化,递质本身不会进入下一个神经元,B错误;神经递质与受体结合后,导致突触后膜离子流动(如Na+内流或Cl-内流),引起膜电位变化,C正确;神经递质发挥作用后会被分解或回收,但兴奋在突触处只能单向传递,无法实现双向传递,D错误。
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4.(2026·安徽安庆模拟)药物X可抑制脑内某种兴奋性神经递质的降解,延长该神经递质的作用时间,可用于治疗偏头痛。下列叙述错误的是(　　)
A.该神经递质可能从突触前膜以胞吐的方式释放
B.该神经递质作用于突触后膜会引起钠离子内流
C.药物X能降低突触间隙中该神经递质的浓度
D.药物X适用于治疗由脑内神经元兴奋性不足引发的疾病
C
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解析:神经递质储存在突触小泡中,通过胞吐方式从突触前膜释放到突触间隙,A正确;兴奋性神经递质与突触后膜上的受体结合后,引起钠离子内流,B正确;药物X抑制神经递质的降解,会延长递质的作用时间,导致突触间隙中神经递质浓度升高,C错误;药物X通过延长兴奋性递质的作用时间,增强神经元兴奋性,适用于治疗由脑内神经元兴奋性不足引发的疾病,D正确。
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5.(2024·江苏卷,10)图示反射弧传导兴奋的部分结构,a、b表示轴突末梢。下列相关叙述错误的是(　　)
A.a、b可能来自同一神经元,也可能来自不同神经元
B.a、b释放的神经递质可能相同,也可能不同
C.a、b通过突触传递的兴奋都能经细胞膜传递到Ⅰ处
D.脑和脊髓中都存在图示这种传导兴奋的结构
C
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解析:一个神经元可以有多个轴突末梢,所以a、b可能来自同一神经元,也可能来自不同神经元,A正确;若a、b来自不同细胞的轴突,分别作用于同一个神经元的树突和胞体,二者释放的神经递质不干扰,可能相同,也可能不同,B正确;a、b产生的兴奋通过神经递质传至突触后膜,如果释放的是抑制性递质,则不能传递至Ⅰ处,C错误;脑和脊髓中都存在由多个神经元构成的突触结构,即都存在图示这种传导兴奋的结构,D正确。
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6.(2026·广东东莞模拟)当细胞受到阈下刺激时,细胞膜上Na+通道少量开放,少量Na+内流,使膜的静息电位值减小。当膜电位达到某一临界值时,膜上的Na+通道开放,大量的Na+内流而产生动作电位,膜电位的这个临界值就叫阈电位(如图所示)。下列叙述正确的是(　　)
A.膜电位达到阈电位时就能引发动作电位,使膜外电位由负变正
B.随着刺激强度的增大,神经细胞膜产生动作电位的幅度也增大
C.不同神经纤维兴奋产生动作电位时需要达到的阈电位可能存在差异
D.图中神经细胞膜电位达到阈电位时,膜上K+通道开放,导致K+外流
C
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解析:当膜电位达到阈电位时就能引发动作电位,但膜外电位由正变负,A错误;神经细胞膜上的Na+通道有限,当刺激强度达到阈电位时,增加刺激强度,并不能使神经细胞的动作电位幅度增大,B错误;不同神经纤维的结构和功能存在差异,推测不同神经纤维兴奋产生动作电位时需要达到的阈电位可能存在差异,C正确;当膜电位达到阈电位时Na+内流,K+通道关闭,在恢复静息电位的过程中K+外流,D错误。
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7.(2026·广东东莞模拟)为探究磁场刺激对神经系统钝化的影响及电生理机制,研究人员将小鼠分为3组:对照组、神经系统钝化模型(HU)组和磁场刺激(CFS)组,检测3组小鼠的静息电位的结果如图所示。另检测各组动作电位的峰值,发现组间无差异。下列说法错误的是(　　)
A.实验中使三组神经元兴奋所需的最小刺激强度相同
B.静息时神经元细胞膜主要对K+有通透性,造成K+外流
C.给予适宜强度刺激后HU组的神经元中Na+内流量最多
D.实验结果表明,CFS可改善神经系统钝化时出现的神经元兴奋性下降
A
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解析:实验中三组神经元静息电位大小不同,使三组兴奋所需的最小刺激强度不相同,三组中钝化组(HU)神经元的静息电位绝对值最大,使钝化神经元兴奋所需的最小刺激强度最大,A错误;静息时神经元细胞膜主要对K+有通透性,造成K+外流,形成外正内负的静息电位,B正确;由题意可知,检测动作电位峰值,组间无差异,动作电位与Na+内流有关,结合图示信息可知,HU组的静息电位最大,而各组的动作电位峰值相同,所以在受到刺激时,若要产生相同的动作电位峰值,HU组的Na+内流入神经元
的量最多,C正确;根据图示结果可以推测,CFS可改善神经
系统钝化时出现的神经元兴奋性下降(HU组静息电位绝
对值增大),D正确。
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8.(2026·黑龙江哈尔滨模拟)神经元过度兴奋会导致癫痫。研究人员将钾离子通道基因拼接在启动子CAMK2A下游,然后利用改造的基因表达载体,将目的基因导入癫痫模型小鼠脑部神经元,探究基因疗法的可行性。下列分析正确的是(　　)
A.神经元兴奋的传导方向与膜内局部电流的方向相反
B.该疗法的原理可能是加快钾离子内流以减弱异常神经元的过度兴奋
C.对照组目的基因的处理可能是将空载体导入癫痫模型小鼠的脑部神经元
D.启动子CAMK2A可使钾离子通道基因仅在抑制性神经元中特异性表达
C
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解析:兴奋部位的膜电位是外负内正,未兴奋部位的膜电位是外正内负,兴奋部位和未兴奋部位形成电位差,产生局部电流,膜内电流方向由兴奋部位流向未兴奋部位,膜外电流方向由未兴奋部位流向兴奋部位,兴奋传导的方向与膜内电流的方向一致,A错误;神经元过度兴奋会导致癫痫,因此该疗法的原理是抑制神经元兴奋,由于动作电位的膜电位是外负内正,因此应加快钾离子外流以减弱异常神经元的过度兴奋,B错误;实验的自变量为是否转入外源钾离子通道基因,故对照组应将空载体导入癫痫模型小鼠的脑部神经元,C正确;外源钾离子通道基因需要在异常兴奋的神经元中特异性表达,D错误。
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9.(2025·贵州卷,20)心脏通过节律性的搏动(收缩和舒张)完成泵血功能,心脏每分钟搏动的次数称为心率。在正常生理范围内,心率的变动范围较大,如人的心率一般为60~100次/分。心率快慢主要受自主神经系统的调节。回答下列问题。
(1)自主神经系统由　　　　　　 　两部分组成,它们对心脏的调节作用　　 　(填“相同”或“相反”)。
解析:交感神经兴奋时,会使心率加快、心肌收缩力增强;副交感神经兴奋时,会使心率减慢、心肌收缩力减弱。二者对心脏的调节作用相反,共同维持心率的稳定。
交感神经和副交感神经
相反
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(2)心室肌细胞受刺激产生动作电位的过程如图所示,a点膜内电位为负,原因是　　　　　　　　 　　　　　　　。受到足够强度刺激后,引起ab段电位变化的离子主要是　　　,该离子的通道有静息、激活和失活三种功能状态。在bc段,无论心室肌受到多强刺激都不能引发新的动作电位,也不会发生新的收缩和舒张,此时该离子通道的状态是　　　。
静息时细胞膜对 K+的通透性较大,K+外流
Na+
失活
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解析: a点为静息电位,此时细胞膜对K+的通透性远大于其他离子,K+顺浓度梯度从膜内流向膜外,最终膜内电位低于膜外,表现为负电位。受到足够强度刺激后,细胞膜上的Na+通道迅速激活开放,Na+顺浓度梯度大量内流,使膜内电位快速由负变正,因此,引起ab段电位变化的离子主要是Na+。在bc段Na+通道已进入失活状态(无法被刺激再次激活),即使给予更强的刺激,也无法引发新的Na+内流和动作电位,因此不会发生新的收缩和舒张。
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(3)为探究在一次心脏搏动中bc段持续的时长,现以蛙心为实验材料,写出实验思路:__________________________________________________
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　 。
①取活蛙,破坏其脑和脊髓后暴露心脏,用任氏液持续灌流以维持蛙心体外节律性搏动;②将蛙心与记录装置连接,记录正常搏动曲线,确定心室收缩的起始时间;③在一次心室收缩开始后,每隔一定时间给予一次阈上刺激,观察是否引发额外收缩;④重复实验 3~5 次,统计从心室收缩起始到第一次引发额外收缩的最短时间,即为bc段持续时长
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解析:bc段是心室肌细胞的绝对不应期,此阶段细胞对任何强度的刺激均无反应;度过绝对不应期后,细胞可对刺激产生反应(引发额外收缩)。通过在心脏搏动的不同时刻给予阈上刺激(能引发正常动作电位的最小刺激强度),记录 “从心室收缩开始到第一次能引发额外收缩的时间”,可获得bc段的持续时长。实验思路:①制备蛙心标本:取活蛙,破坏脑和脊髓后暴露心脏,剪开心包,用任氏液(维持蛙心活性的生理溶液)持续灌流蛙心,确保心脏在体外保持节律性搏动;②记录基础搏动:将蛙心与张力换能器(或记录装置)连接,记录蛙心正常的搏动曲线(明确心室收缩、舒张的时间节点,如以收缩起始点为计时零点);③给予梯度时间刺激:在一
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次心室收缩(对应bc段起点)开始后,每隔一定时间给予一次阈上刺激(强度固定,需提前确定能引发额外收缩的最小刺激强度),观察每次刺激是否能在搏动曲线上引发“额外收缩峰”;④确定绝对不应期时长:重复上述实验3~5次,统计“从心室收缩起始到第一次出现额外收缩峰的最短时间”,该时间即为bc段(绝对不应期)的持续时长。
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10.(2025·云南卷,19)经皮电刺激(TENS)是一种安全的电刺激镇痛技术(神经传递过程如图),其依据是“闸门控制学说”,“闸门”位于脊髓背角,传导兴奋的神经纤维包括并行的粗纤维(传导触觉信号)和细纤维(传导痛觉信号),这两类纤维分别以120 m·s-1和2.3 m·s-1的速度传导电信号,粗纤维传导的信号能短暂关闭“闸门”,阻断细纤维向大脑传递信号。
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回答下列问题。
(1)TENS作用于皮肤,产生的兴奋沿着神经纤维向大脑皮层传递,兴奋时细胞膜的膜电位表现为　　　　　　,膜电位发生变化的机理是
　 　 。
解析:在静息状态下,细胞膜的膜电位是外正内负;兴奋时,细胞膜对Na+的通透性增加,Na+内流,使膜电位变为外负内正。
外负内正
细胞膜对Na+的通透性增加,Na+内流
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(2)兴奋由大脑向肌肉传递的过程中,需通过突触传递信号,电信号传导到轴突末梢,突触小体内的　　　　　与突触前膜融合后释放
　 进入突触间隙,经扩散与突触后膜上的　　　 　　结合后引起下一个神经元兴奋。
解析:当电信号传导到轴突末梢时,突触小体内的突触小泡与突触前膜融合,释放神经递质进入突触间隙,神经递质经扩散与突触后膜上的特异性受体结合,从而引起下一个神经元兴奋。
突触小泡
神经递质
特异性受体
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(3)能产生动作电位的细胞称为可兴奋细胞,包括神经细胞、肌肉细胞和　　　　　　　等类型。
解析:能产生动作电位的可兴奋细胞除了神经细胞、肌肉细胞外,还有某些腺细胞等。
某些腺细胞
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(4)TENS镇痛的原理是_________________________________________
　 。 若动物手术中运用TENS镇痛,具体措施是　　　　　　　 　 　　　　　。
解析:TENS 镇痛的原理是电刺激皮肤,使粗纤维兴奋,粗纤维传导的信号关闭“闸门”,阻断细纤维向大脑传递痛觉信号。若动物手术中运用 TENS 镇痛,具体措施是在动物皮肤相关部位施加适宜强度的电刺激。
电刺激皮肤,使粗纤维兴奋,粗纤维传导的信号关闭“闸门”,阻断细纤维向大脑传递痛觉信号
在动物皮肤相关部位施加适宜强度的电刺激第33讲神经冲动的产生和传导
考点一　兴奋的产生和传导
1.神经冲动:在神经系统中,兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的,这种电信号也叫神经冲动。
2.兴奋在神经纤维上的产生和传导
考向1　静息电位与动作电位的特点与成因分析
1.(2025·山东卷,8)神经细胞动作电位产生后,K+外流使膜电位恢复为静息状态的过程中,膜上的钠钾泵转运K+、Na+的活动增强,促使膜内外的K+、Na+分布也恢复到静息状态。已知胞内K+浓度总是高于胞外,胞外Na+浓度总是高于胞内。下列说法错误的是(　　)
A.若增加神经细胞外的Na+浓度,动作电位的幅度增大
B.若静息状态下Na+通道的通透性增加,静息电位的幅度不变
C.若抑制钠钾泵活动,静息电位和动作电位的幅度都减小
D.神经细胞的K+、Na+跨膜运输方式均包含主动运输和被动运输
答案:B
解析:动作电位的幅度主要由细胞内外Na+浓度差决定,当细胞外Na+浓度增加时,Na+内流增多,从而导致动作电位的幅度增大,A正确;静息电位主要由K+外流形成,静息时膜对K+的通透性较高,而对Na+的通透性较低,当Na+通透性增加时,Na+会顺浓度梯度内流(胞外Na+浓度较高),导致膜内正电荷增多,使静息电位绝对值减小,B错误;钠钾泵在维持细胞内外离子浓度差和膜电位方面起着关键作用,若抑制钠钾泵活动,静息电位和动作电位的幅度都减小,C正确;K+外流(静息电位)和Na+内流(动作电位)为协助扩散,钠钾泵转运K+进细胞、Na+出细胞为主动运输,D正确。
2.(2024·湖南卷,12)细胞所处的内环境变化可影响其兴奋性。膜电位达到阈电位(即引发动作电位的临界值)后,才能产生兴奋。如图所示,甲、乙和丙表示不同环境下静息电位或阈电位的变化情况。下列叙述错误的是(　　)
A.正常环境中细胞的动作电位峰值受膜内外钠离子浓度差影响
B.环境甲中钾离子浓度低于正常环境
C.细胞膜电位达到阈电位后,钠离子通道才开放
D.同一细胞在环境乙中比丙中更难发生兴奋
答案:C
解析:动作电位的产生主要与钠离子顺浓度梯度内流有关,细胞内外钠离子浓度差会影响动作电位峰值,A正确;静息电位的产生主要与钾离子顺浓度梯度外流有关,细胞外钾离子浓度降低时,膜两侧钾离子浓度差增大,钾离子外流增多,静息电位的绝对值增大,故环境甲中钾离子浓度低于正常环境,B正确;细胞膜电位达到阈电位前,钠离子通道就已经开放,C错误;分析题图可知,与环境丙相比,细胞在环境乙中阈电位与静息电位的差值更大,受到刺激后更难发生兴奋,D正确。
考向2　兴奋在神经纤维上传导的电位变化分析
3.(2024·甘肃卷,8)图甲是记录蛙坐骨神经动作电位的实验示意图。在图示位置给予一个适宜电刺激,可通过电极1和2在电位记录仪上记录到如图乙所示的电位变化。如果在电极1和2之间的M点阻断神经动作电位的传导,给予同样的电刺激时记录到的电位变化图是(　　)
答案:B
解析:分析题意可知,在图示位置给予一个适宜电刺激,由于兴奋先后到达电极1和电极2,电位记录仪会发生两次方向相反的偏转,可通过电极1和电极2在电位记录仪上记录到如题图乙所示的电位变化;如果在电极1和2之间的M点阻断神经动作电位的传导,兴奋只能传导至电极1,无法传至电极2,只发生一次偏转,对应的图形应是图乙中的前半段,B符合题意。
考点二　兴奋的传递
1.兴奋在神经元之间的传递
(1)突触的结构和类型
(2)兴奋的传递过程(如图)
(3)传递特点及原因
(4)神经递质与受体
2.滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
1.抑制性突触后电位的产生机制
(1)电位变化示意图
(2)产生机制
(3)结果:使膜内外的电位差变得更大,突触后膜更难以兴奋。
2.兴奋传递过程中出现异常的情况分析
考向1　兴奋的传递过程及特点
1.(2025·江苏卷,10)脂肪细胞分泌的生物活性蛋白Leptin可使兴奋性递质5-羟色胺的合成和释放减少,阻碍神经元之间的兴奋传递,如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
A.脂肪细胞通过释放Leptin使5-羟色胺的合成减少属于体液调节
B.Leptin直接影响突触前膜和突触后膜的静息电位
C.Leptin与突触前膜受体结合,影响兴奋在突触处的传递
D.5-羟色胺与突触后膜受体结合减少,导致Na+内流减少
答案:B
解析:脂肪细胞分泌的Leptin通过体液运输作用于相关细胞,使5-羟色胺的合成减少,这种调节方式属于体液调节,A正确;由题干和图示信息可知Leptin与突触前膜受体结合,可使兴奋性递质5-羟色胺的合成和释放减少,阻碍神经元之间的兴奋传递,并不影响突触前膜和突触后膜的静息电位,B错误,C正确;5-羟色胺是兴奋性递质,当它与突触后膜受体正常结合时,会引起突触后膜兴奋,当5-羟色胺与突触后膜受体结合减少,突触后膜对Na+的通透性降低,Na+内流的量相应减少,D正确。
考向2　兴奋传递过程中出现的异常情况分析
2.(2026·山东青岛模拟)乙酰胆碱可以作用于下一个神经元,使神经元兴奋,也可以在神经—肌肉接头处发挥作用,从而促进肌肉收缩。已知乙酰胆碱酯酶可以水解乙酰胆碱,则下列分析错误的是(　　)
A.乙酰胆碱作用于突触后膜,可使Na+通道打开
B.乙酰胆碱与其受体的结合具有特异性
C.突触后膜可位于下一个神经元的树突或者肌肉细胞上
D.若抑制乙酰胆碱酯酶的活性,则可避免下一个神经元持续兴奋
答案:D
解析:乙酰胆碱作为兴奋性递质,其作用于突触后膜,会使Na+通道打开,进而引起突触后膜产生兴奋,A正确;乙酰胆碱与其受体的结合具有特异性,进而实现信息传递,B正确;突触后膜可位于下一个神经元的树突或者肌肉细胞上,因为突触的类型包括轴突—树突型和轴突—胞体型等,且肌肉细胞可以受神经细胞直接支配,C正确;若抑制乙酰胆碱酯酶的活性,则可引起乙酰胆碱分解速度减慢,进而会引起下一个神经元持续兴奋,D错误。
考点三　电流表指针偏转问题及兴奋的传导和传递的实验探究
题型1　电流表指针偏转问题
1.在神经纤维上(双向传导)
(1)刺激a点,b点先兴奋,d点后兴奋,电流计指针发生两次方向相反的偏转。
(2)刺激c点(bc=cd),b点和d点同时兴奋,电流计指针不发生偏转。
2.在神经元之间(单向传递,以兴奋性突触为例)
(1)刺激b点(ab=bd),由于兴奋在突触间的传递速率小于在神经纤维上的传导速率,所以a点先兴奋,d点后兴奋,电流计指针发生两次方向相反的偏转。
(2)刺激c点,兴奋不能传至a点,a点不兴奋,d点可兴奋,电流计指针只发生一次偏转。
1.(2025·安徽卷,7)正常情况下,神经产生的动作电位个数与所支配的骨骼肌收缩次数一致,乙酰胆碱递质的释放依赖于细胞外液中的钙离子。如图为蛙坐骨神经—腓肠肌标本示意图。刺激a处,电表偏转,腓肠肌收缩。对细胞外液分别进行4种预处理后,再进行以下实验,其中符合细胞外液中去除钙离子预处理的实验现象是(　　)
选 项 刺激a处 滴加乙酰胆碱 刺激b处
电表偏转 腓肠肌收缩 腓肠肌收缩 腓肠肌收缩
A 是 - + +
B 是 - - +
C 否 - - -
D 是 +++ +++ +
说明:“+”表示收缩,“-”表示无收缩,“+++”表示持续性收缩。
答案:A
解析:根据题干信息“神经产生的动作电位个数与所支配的骨骼肌收缩次数一致,乙酰胆碱递质的释放依赖于细胞外液中的钙离子”,所以除去钙离子后,神经元将不会释放乙酰胆碱递质。刺激a处,兴奋沿着神经纤维的传导不依赖于钙离子,兴奋可以在神经纤维上传导,电表会发生偏转。细胞外液缺乏钙离子,神经元不会释放乙酰胆碱递质,所以腓肠肌不收缩。如果滴加乙酰胆碱,即补充了神经递质,肌肉细胞接受神经递质,会收缩。刺激b处,是直接刺激肌肉细胞,肌肉会收缩。A正确。
题型2　兴奋的传导和传递的实验探究
1.神经调节实验设计的基本方法
(1)“药物阻断”实验
探究某药物(如麻醉药)是阻断兴奋在神经纤维上的传导,还是阻断在突触处的传递,可分别将药物置于神经纤维上或置于突触处,依据其能否产生“阻断”效果作出合理推断。
(2)电刺激法探究反射弧中兴奋传导的特点
①探究兴奋在神经纤维上的传导
②探究兴奋在神经元之间的传递
2.解决实验设计题的一般思路
(1)实验设计的关键——设置对照和控制变量
对照实验设置正确与否,关键就在于如何尽量去保证“其他条件的完全相同”等。
(2)解题牢记“3”“3”“1”
在解题时应明确“3”“3”“1”是什么。第一个“3”指三个变量:自变量、因变量和无关变量。第二个“3”指实验步骤的3种处理:共性处理、变量处理和实验结果处理。“1”指实验目的只有一个。解答任何实验题,都要牢记程序,不忘“3”“3”“1”,先寻找解题思路,再思考具体问题。
2.(2025·黑吉辽蒙卷,22)躯干四肢疼痛信息需依次经脊髓背根神经节、脊髓、丘脑三级神经元,传递至大脑躯体感觉皮层产生痛觉(如图1)。回答下列问题。
(1)局部组织损伤时,会释放致痛物质(缓激肽等),使感受器产生电信号。该信号沿图1所示通路传至大脑躯体感觉皮层产生痛觉的过程　　　　(填“是”或“不是”)反射;该信号传递至下一级神经元时,需经过的信号转换是　　　　　　　　　　;该信号也可以从传入神经纤维分叉处传向另一末梢分支,引起P物质等的释放,加强感受器活动,通过　　　　(填“正反馈”或“负反馈”)调节造成持续疼痛。
(2)电针疗法是用带微弱电流的针灸针刺激特定穴位的镇痛疗法。背根神经节中表达的P2X蛋白在痛觉信号传入中发挥重要作用,为探究电针疗法的镇痛效果及其机制,进行的动物实验处理及结果见表和图2。
动物模型 分组 治疗处理
对照组:在正常大鼠足掌皮下注射生理盐水 A 不治疗
疼痛模型组:在正常大鼠足掌皮下注射等体积致痛物质诱导剂 B 不治疗
C 电针治疗
设置A组作为对照组的具体目的是 和 　 。
疼痛阈值与痛觉敏感性呈负相关,由结果推测电针疗法可能通过抑制P2X的表达发挥一定的镇痛作用,依据是　 。
(3)镇痛药物通常分为麻醉性(长期或超量使用易成瘾)和非麻醉性。从痛觉传入通路的角度分析,药物镇痛可能的作用机理有　　　　　　　　　、　　　　　　　　　和抑制突触信息传递。若某人患有反复发作的中轻度颈肩痛,以上镇痛疗法,不宜选择　　　　　　　　　　　。
答案:(1)不是　电信号→化学信号→电信号　正反馈
(2)排除正常大鼠自身生理状态(如正常神经调节等)对实验结果的影响　作为空白对照,与疼痛模型组(B、C 组)对比,突出疼痛模型及电针治疗的作用　C组疼痛阈值高于B组,P2X相对表达水平低于B组
(3)抑制痛觉感受器的兴奋产生　阻断痛觉信号的神经传导　麻醉性镇痛药物
解析:(1)反射需要完整反射弧(感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器)。局部组织损伤时,信号传至大脑躯体感觉皮层产生痛觉,该过程有传出神经和效应器参与,所以躯体感觉皮层产生痛觉的过程不是反射。神经元间通过突触传递信号,电信号传到突触前膜,引发神经递质释放(化学信号),作用于突触后膜再转为电信号,因此该信号传递至下一级神经元时,需经过的信号转换是电信号→化学信号→电信号。该信号从传入神经纤维分叉处传向另一末梢分支,释放 P 物质等加强感受器活动,使疼痛持续且加剧,属于正反馈调节(正反馈是使生理过程不断加强、偏离原有平衡状态)。
(2)设置A组(正常大鼠不治疗)作为对照组,具体目的:一是排除正常大鼠自身生理状态(如正常神经调节等)对实验结果的影响,二是作为空白对照,与疼痛模型组(B、C组)对比,突出疼痛模型及电针治疗的作用。由题意可知,疼痛阈值与痛觉敏感性呈负相关(疼痛阈值越高,痛觉越不敏感)。C组(电针治疗疼痛模型大鼠)与B组(未治疗疼痛模型大鼠)相比,C组疼痛阈值高于B组,P2X相对表达水平低于B组,说明电针疗法可能通过抑制P2X表达,提高疼痛阈值,发挥镇痛作用。
(3)从痛觉传入通路(感受器→传入神经→神经中枢)的角度看,药物镇痛可能的作用机理有抑制痛觉感受器的兴奋产生、阻断痛觉信号的神经传导、抑制突触信息传递。麻醉性镇痛药物长期或超量使用易成瘾,对于反复发作轻中度肩痛,不宜选择麻醉性镇痛药物,避免成瘾风险。
1.(2025·甘肃卷,9)现代生理学中将能发生动作电位的细胞称为可兴奋细胞,动作电位是在静息电位的基础上产生的膜电位变化。关于可兴奋细胞的静息电位和动作电位,下列叙述错误的是(　　)
A.静息状态下细胞内的K+浓度高于细胞外,在动作电位发生时则相反
B.胞外K+浓度降低时,静息电位的绝对值会变大,动作电位不易发生
C.动作电位发生时,细胞膜对Na+的通透性迅速升高,随后快速回落
D.由主动运输建立的跨膜离子浓度梯度是动作电位发生的必要条件
答案:A
解析:静息状态下细胞内的K+浓度高于细胞外,动作电位发生时,Na+内流,但细胞内K+浓度依然高于细胞外,A错误;胞外K+浓度降低时,K+外流增多,静息电位的绝对值会变大,且此时细胞更不容易兴奋,动作电位不易发生,B正确;动作电位发生时,细胞膜对Na+的通透性迅速升高,Na+内流形成动作电位,随后通透性快速回落,C正确;由主动运输建立的跨膜离子浓度梯度(如细胞内K+浓度高,细胞外Na+浓度高)是动作电位发生的必要条件,D正确。
2.奎尼丁是一种抗心律失常药物,通过抑制Na+通道,降低兴奋的传导速度,从而抑制心肌的自律性,达到调节心律的目的。现将某神经细胞置于含有奎尼丁的M溶液(类似于细胞外液)中,测定其静息电位及动作电位。下列分析正确的是(　　)
A.与正常情况相比,该细胞静息电位增大
B.与正常情况相比,该细胞动作电位增大
C.静息状态下细胞膜外K+浓度大于膜内
D.兴奋状态下细胞膜外Na+浓度大于膜内
答案:D
解析:根据题干信息可知,由于奎尼丁抑制Na+通道,阻止Na+内流,因此与正常情况相比,该细胞动作电位会降低,但静息电位不会改变,A、B错误;静息状态下细胞膜内的K+浓度仍然大于膜外,C错误;兴奋状态下细胞膜外Na+浓度仍然大于膜内,D正确。
3.(2026·北京丰台模拟)兴奋在神经元之间的传递主要依赖于神经递质。下列关于神经递质的叙述,正确的是(　　)
A.被包裹在突触小泡中,以主动运输的方式运输
B.与突触后膜上的受体结合后进入下一个神经元
C.与受体结合后会引起突触后膜的电位改变
D.发挥作用后可被回收,实现信息的双向传递
答案:C
解析:神经递质储存在突触小泡中,通过胞吐方式释放到突触间隙,A错误;神经递质与突触后膜受体结合后,通过改变离子通道的通透性引发电位变化,递质本身不会进入下一个神经元,B错误;神经递质与受体结合后,导致突触后膜离子流动(如Na+内流或Cl-内流),引起膜电位变化,C正确;神经递质发挥作用后会被分解或回收,但兴奋在突触处只能单向传递,无法实现双向传递,D错误。
4.(2026·安徽安庆模拟)药物X可抑制脑内某种兴奋性神经递质的降解,延长该神经递质的作用时间,可用于治疗偏头痛。下列叙述错误的是(　　)
A.该神经递质可能从突触前膜以胞吐的方式释放
B.该神经递质作用于突触后膜会引起钠离子内流
C.药物X能降低突触间隙中该神经递质的浓度
D.药物X适用于治疗由脑内神经元兴奋性不足引发的疾病
答案:C
解析:神经递质储存在突触小泡中,通过胞吐方式从突触前膜释放到突触间隙,A正确;兴奋性神经递质与突触后膜上的受体结合后,引起钠离子内流,B正确;药物X抑制神经递质的降解,会延长递质的作用时间,导致突触间隙中神经递质浓度升高,C错误;药物X通过延长兴奋性递质的作用时间,增强神经元兴奋性,适用于治疗由脑内神经元兴奋性不足引发的疾病,D正确。
5.(2024·江苏卷,10)图示反射弧传导兴奋的部分结构,a、b表示轴突末梢。下列相关叙述错误的是(　　)
A.a、b可能来自同一神经元,也可能来自不同神经元
B.a、b释放的神经递质可能相同,也可能不同
C.a、b通过突触传递的兴奋都能经细胞膜传递到Ⅰ处
D.脑和脊髓中都存在图示这种传导兴奋的结构
答案:C
解析:一个神经元可以有多个轴突末梢,所以a、b可能来自同一神经元,也可能来自不同神经元,A正确;若a、b来自不同细胞的轴突,分别作用于同一个神经元的树突和胞体,二者释放的神经递质不干扰,可能相同,也可能不同,B正确;a、b产生的兴奋通过神经递质传至突触后膜,如果释放的是抑制性递质,则不能传递至Ⅰ处,C错误;脑和脊髓中都存在由多个神经元构成的突触结构,即都存在图示这种传导兴奋的结构,D正确。
6.(2026·广东东莞模拟)当细胞受到阈下刺激时,细胞膜上Na+通道少量开放,少量Na+内流,使膜的静息电位值减小。当膜电位达到某一临界值时,膜上的Na+通道开放,大量的Na+内流而产生动作电位,膜电位的这个临界值就叫阈电位(如图所示)。下列叙述正确的是(　　)
A.膜电位达到阈电位时就能引发动作电位,使膜外电位由负变正
B.随着刺激强度的增大,神经细胞膜产生动作电位的幅度也增大
C.不同神经纤维兴奋产生动作电位时需要达到的阈电位可能存在差异
D.图中神经细胞膜电位达到阈电位时,膜上K+通道开放,导致K+外流
答案:C
解析:当膜电位达到阈电位时就能引发动作电位,但膜外电位由正变负,A错误;神经细胞膜上的Na+通道有限,当刺激强度达到阈电位时,增加刺激强度,并不能使神经细胞的动作电位幅度增大,B错误;不同神经纤维的结构和功能存在差异,推测不同神经纤维兴奋产生动作电位时需要达到的阈电位可能存在差异,C正确;当膜电位达到阈电位时Na+内流,K+通道关闭,在恢复静息电位的过程中K+外流,D错误。
7.(2026·广东东莞模拟)为探究磁场刺激对神经系统钝化的影响及电生理机制,研究人员将小鼠分为3组:对照组、神经系统钝化模型(HU)组和磁场刺激(CFS)组,检测3组小鼠的静息电位的结果如图所示。另检测各组动作电位的峰值,发现组间无差异。下列说法错误的是(　　)
A.实验中使三组神经元兴奋所需的最小刺激强度相同
B.静息时神经元细胞膜主要对K+有通透性,造成K+外流
C.给予适宜强度刺激后HU组的神经元中Na+内流量最多
D.实验结果表明,CFS可改善神经系统钝化时出现的神经元兴奋性下降
答案:A
解析:实验中三组神经元静息电位大小不同,使三组兴奋所需的最小刺激强度不相同,三组中钝化组(HU)神经元的静息电位绝对值最大,使钝化神经元兴奋所需的最小刺激强度最大,A错误;静息时神经元细胞膜主要对K+有通透性,造成K+外流,形成外正内负的静息电位,B正确;由题意可知,检测动作电位峰值,组间无差异,动作电位与Na+内流有关,结合图示信息可知,HU组的静息电位最大,而各组的动作电位峰值相同,所以在受到刺激时,若要产生相同的动作电位峰值,HU组的Na+内流入神经元的量最多,C正确;根据图示结果可以推测,CFS可改善神经系统钝化时出现的神经元兴奋性下降(HU组静息电位绝对值增大),D正确。
8.(2026·黑龙江哈尔滨模拟)神经元过度兴奋会导致癫痫。研究人员将钾离子通道基因拼接在启动子CAMK2A下游,然后利用改造的基因表达载体,将目的基因导入癫痫模型小鼠脑部神经元,探究基因疗法的可行性。下列分析正确的是(　　)
A.神经元兴奋的传导方向与膜内局部电流的方向相反
B.该疗法的原理可能是加快钾离子内流以减弱异常神经元的过度兴奋
C.对照组目的基因的处理可能是将空载体导入癫痫模型小鼠的脑部神经元
D.启动子CAMK2A可使钾离子通道基因仅在抑制性神经元中特异性表达
答案:C
解析:兴奋部位的膜电位是外负内正,未兴奋部位的膜电位是外正内负,兴奋部位和未兴奋部位形成电位差,产生局部电流,膜内电流方向由兴奋部位流向未兴奋部位,膜外电流方向由未兴奋部位流向兴奋部位,兴奋传导的方向与膜内电流的方向一致,A错误;神经元过度兴奋会导致癫痫,因此该疗法的原理是抑制神经元兴奋,由于动作电位的膜电位是外负内正,因此应加快钾离子外流以减弱异常神经元的过度兴奋,B错误;实验的自变量为是否转入外源钾离子通道基因,故对照组应将空载体导入癫痫模型小鼠的脑部神经元,C正确;外源钾离子通道基因需要在异常兴奋的神经元中特异性表达,D错误。
9.(2025·贵州卷,20)心脏通过节律性的搏动(收缩和舒张)完成泵血功能,心脏每分钟搏动的次数称为心率。在正常生理范围内,心率的变动范围较大,如人的心率一般为60~100次/分。心率快慢主要受自主神经系统的调节。回答下列问题。
(1)自主神经系统由　　　　　　　两部分组成,它们对心脏的调节作用　　 　(填“相同”或“相反”)。
(2)心室肌细胞受刺激产生动作电位的过程如图所示,a点膜内电位为负,原因是　　　　　　　　　　　　　　　。受到足够强度刺激后,引起ab段电位变化的离子主要是　　　,该离子的通道有静息、激活和失活三种功能状态。在bc段,无论心室肌受到多强刺激都不能引发新的动作电位,也不会发生新的收缩和舒张,此时该离子通道的状态是　　　。
(3)为探究在一次心脏搏动中bc段持续的时长,现以蛙心为实验材料,写出实验思路: 　 。
答案:(1)交感神经和副交感神经　相反
(2)静息时细胞膜对 K+的通透性较大,K+外流　Na+　失活
(3)①取活蛙,破坏其脑和脊髓后暴露心脏,用任氏液持续灌流以维持蛙心体外节律性搏动;②将蛙心与记录装置连接,记录正常搏动曲线,确定心室收缩的起始时间;③在一次心室收缩开始后,每隔一定时间给予一次阈上刺激,观察是否引发额外收缩;④重复实验 3~5 次,统计从心室收缩起始到第一次引发额外收缩的最短时间,即为bc段持续时长
解析:(1)交感神经兴奋时,会使心率加快、心肌收缩力增强;副交感神经兴奋时,会使心率减慢、心肌收缩力减弱。二者对心脏的调节作用相反,共同维持心率的稳定。
(2)a点为静息电位,此时细胞膜对K+的通透性远大于其他离子,K+顺浓度梯度从膜内流向膜外,最终膜内电位低于膜外,表现为负电位。受到足够强度刺激后,细胞膜上的Na+通道迅速激活开放,Na+顺浓度梯度大量内流,使膜内电位快速由负变正,因此,引起ab段电位变化的离子主要是Na+。在bc段Na+通道已进入失活状态(无法被刺激再次激活),即使给予更强的刺激,也无法引发新的Na+内流和动作电位,因此不会发生新的收缩和舒张。
(3)bc段是心室肌细胞的绝对不应期,此阶段细胞对任何强度的刺激均无反应;度过绝对不应期后,细胞可对刺激产生反应(引发额外收缩)。通过在心脏搏动的不同时刻给予阈上刺激(能引发正常动作电位的最小刺激强度),记录 “从心室收缩开始到第一次能引发额外收缩的时间”,可获得bc段的持续时长。实验思路:①制备蛙心标本:取活蛙,破坏脑和脊髓后暴露心脏,剪开心包,用任氏液(维持蛙心活性的生理溶液)持续灌流蛙心,确保心脏在体外保持节律性搏动;②记录基础搏动:将蛙心与张力换能器(或记录装置)连接,记录蛙心正常的搏动曲线(明确心室收缩、舒张的时间节点,如以收缩起始点为计时零点);③给予梯度时间刺激:在一次心室收缩(对应bc段起点)开始后,每隔一定时间给予一次阈上刺激(强度固定,需提前确定能引发额外收缩的最小刺激强度),观察每次刺激是否能在搏动曲线上引发“额外收缩峰”;④确定绝对不应期时长:重复上述实验3~5次,统计“从心室收缩起始到第一次出现额外收缩峰的最短时间”,该时间即为bc段(绝对不应期)的持续时长。
10.(2025·云南卷,19)经皮电刺激(TENS)是一种安全的电刺激镇痛技术(神经传递过程如图),其依据是“闸门控制学说”,“闸门”位于脊髓背角,传导兴奋的神经纤维包括并行的粗纤维(传导触觉信号)和细纤维(传导痛觉信号),这两类纤维分别以120 m·s-1和2.3 m·s-1的速度传导电信号,粗纤维传导的信号能短暂关闭“闸门”,阻断细纤维向大脑传递信号。
回答下列问题。
(1)TENS作用于皮肤,产生的兴奋沿着神经纤维向大脑皮层传递,兴奋时细胞膜的膜电位表现为　　　　　　　　　,膜电位发生变化的机理是　 　 。
(2)兴奋由大脑向肌肉传递的过程中,需通过突触传递信号,电信号传导到轴突末梢,突触小体内的　　　　　　　与突触前膜融合后释放　 进入突触间隙,经扩散与突触后膜上的　　　　　　　　　结合后引起下一个神经元兴奋。
(3)能产生动作电位的细胞称为可兴奋细胞,包括神经细胞、肌肉细胞和　　　　　　　　　等类型。
(4)TENS镇痛的原理是 　 。
若动物手术中运用TENS镇痛,具体措施是　　　　　　　　　　　　　。
答案:(1)外负内正　细胞膜对Na+的通透性增加,Na+内流
(2)突触小泡　神经递质　特异性受体
(3)某些腺细胞
(4)电刺激皮肤,使粗纤维兴奋,粗纤维传导的信号关闭“闸门”,阻断细纤维向大脑传递痛觉信号　在动物皮肤相关部位施加适宜强度的电刺激
解析:(1)在静息状态下,细胞膜的膜电位是外正内负;兴奋时,细胞膜对Na+的通透性增加,Na+内流,使膜电位变为外负内正。
(2)当电信号传导到轴突末梢时,突触小体内的突触小泡与突触前膜融合,释放神经递质进入突触间隙,神经递质经扩散与突触后膜上的特异性受体结合,从而引起下一个神经元兴奋。
(3)能产生动作电位的可兴奋细胞除了神经细胞、肌肉细胞外,还有某些腺细胞等。
(4)TENS 镇痛的原理是电刺激皮肤,使粗纤维兴奋,粗纤维传导的信号关闭“闸门”,阻断细纤维向大脑传递痛觉信号。若动物手术中运用 TENS 镇痛,具体措施是在动物皮肤相关部位施加适宜强度的电刺激。

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