心理知识
全有或全无定律对神经和肌肉
全有或全无定律是一个原则,它指出神经细胞或肌肉纤维的反应强度不依赖于刺激的强度。如果一个刺激超过某个阈值,神经或肌肉纤维就会发射。
根据全有或全无定律,对于单个神经元或肌肉纤维来说,要么会有完整的响应,要么完全没有响应。
全有或全无定律是如何工作的?
如果一个刺激足够强,会发生一个动作电位,然后一个神经元会将信息沿着轴突从细胞体向突触传递。细胞极化的变化导致信号沿轴突长度传播。
动作电位始终是一个完全的响应。不存在“强”或“弱”的动作电位。相反,这是一个全有或全无的过程。这最小化了在传输过程中丢失信息的可能性。
这个过程类似于扣动枪支扳机的过程。轻微的压力不足以触发枪支,因此不会开火。然而,当施加足够的压力到扳机时,它会开火。
子弹的速度和力量不受你扣扳机的力量影响。枪支要么开火,要么不开。在这个类比中,刺激代表作用在扳机上的力量,而开火代表动作电位。
如何信号触发动作电位
在其正常的静息状态中,神经元内部大约为-70毫伏。当被刺激激活时,膜去极化,导致离子通道打开。因此,钠离子进入动作并改变轴突的极化。
一旦细胞去极化达到所需的阈值,动作电位就会发射。正如全有或全无定律所述,这种动作不是分级的——它要么发生,要么不发生。
一个刺激可能会导致钠进入细胞,但进入细胞的离子太少。这意味着细胞不会达到所需的阈值,因此不会发射。
确定刺激强度
身体仍然需要确定刺激的强度或强度。例如,在你第一次喝咖啡时,知道咖啡有多热是很重要的,或者要确定某人的握手力度。
为了衡量刺激的强度,神经系统依靠两个信息来源:
- 神经元发射的速度:神经元以更快的速度发射表明更强的强度刺激。
- 任何给定时间有多少神经元发射:许多神经元同时或快速相继发射也表明较强的刺激。
如果你喝一口咖啡,发现非常热,你的口腔中的感觉神经元会迅速作出反应。同事用力握住你的手,可能会导致快速的神经发射,并且你的手中的许多感觉神经元也会作出反应。在这两种情况下,神经元发射的速度和数量提供了关于原始刺激强度的重要信息。
根据速率定律,刺激越强烈,神经元发射的速度就越快。换句话说,强烈的刺激会使神经元发射得快得多,而不是弱的刺激。
神经元可以发射的速度由其绝对不应期决定,这是指细胞发射后的一段时间,在此期间,无论刺激强度如何,都无法产生另一个动作电位。
回顾
传达信号强度或强度的信息不是动作电位,而是神经元发射的速度和数量。
全有或全无响应的例子
在不同的感官和知觉情况下,可以观察到一些全有或全无响应的例子。例如:
- 触摸一个热锅
- 闻到美味的香味
- 感受一杯水的冷度
- 检测一块糖果的甜味
在每种情况下,感觉信息都是通过携带信号到大脑的动作电位来传递的。一旦达到触发电信号的阈值,神经就会发射并将感觉信息传递出去。这就是全有或全无定律的实际应用。
正是神经元发射的速度和频率向大脑提供了关于刺激强度的信息。例如,触摸一个热锅会导致神经冲动迅速发射,从而立即做出反应。
全有或全无定律的发现
全有或全无定律最初由生理学家亨利·皮克林·鲍迪奇于1871年描述。在他的心脏肌肉收缩描述中,他解释说:“感应冲击要么产生收缩,要么不产生;如果它产生了收缩,那么它会产生能够产生的最大收缩。”
虽然全有或全无定律最初应用于心脏的肌肉,但后来发现神经元和其他肌肉也根据这一原理对刺激作出反应。
总结
全有或全无定律是一个重要的原则,它描述了神经细胞要么以全强度发射,要么不发射。正因为如此,重要信息在传送到大脑的过程中不会失去强度,确保人们能够对环境刺激作出反应。