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神奇的生物电 (教学内容：生物电现象) 地球几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的现象。 ——恩格斯 在我们生活的这个丰富多彩的世界，在生命活动过程中有一类物 理、化学变化，它就是生物电。生物电是生物的器官、组织和细胞在 生命活动过程中发生的电位和极性变化。生物电是生物活组织的一个 基本特征，是正常生理活动的表现。自然界中，存在不少生物电现象， 如蜜蜂利用表面的负电荷吸附采集花粉，钝头刀鱼借助电流来导航， 火蚁、响尾蛇可以感受到电流而攻击其来源，电鲇、电鳗和电鳐等可 以释放出几十到几百伏的高电压，驱离敌人，捕获食物。 而作为机体最基本的组成单位——细胞，也存在生物电现象，这是 人体及动物体各种生命活动的基础，它与机体的各种生理功能密切 相关，主要包括细胞静息电位和动作电位等。生物电产生基础是细 胞膜上离子通道活动改变而导致的离子跨膜分布变化的总和效应。 在我们肉眼看不到的细胞层面，人体也如电鳗一样，有高速电流贯 通全身。在200 多年的生物电发展历程中，涌现出来的很多杰出生 理学家。 早在5000 多年以前，人类就已经对生物电现象有一定的了解。在 古埃及第一代法老那尔迈（Narmer）时代（3100BC），就有使用电鲇 治疗关节炎病的记载。公元前三百多年前，古代先哲、古希腊人、世 界古代史上伟大的哲学家、科学家和教育家亚里士多德（Aristotle, 公元前384—公元前322）就观察到电鳐在捕食时先对水中动物施加 震击，使之麻痹。古希腊、古罗马时代，也有使用电鳗治疗难以耐受 的头痛、痛风等的记录（克劳乌迪斯，罗马第四任皇帝时代，AD41- 54）。到了18 世纪和19 世纪，静电被广泛用来治疗包括头痛在内的 各种神经精神疾病、痛风和风湿病。 对电的实验研究最早可以追溯到公元前585 年，古希腊哲学家 泰勒斯（希腊语：Θαλής；英语：Thales）率先发现了静电反 应：用毛皮去摩擦琥珀，这块被摩擦过的琥珀能吸引一些像绒毛、 麦秆等一些轻小的东西，泰利斯认为琥珀中含有一种神秘力量，他 把这种特殊神力称为电“electric”，“电”这个词就是从希腊文 的“琥珀”这个词演变而来的。 1725 年，美国的科学家本杰明·富兰克林 (Benjamin Franklin,1706.01.17-04.17）通过了一个著名的风筝实验，通过“捕 捉天电”，证明天空的闪电和地面上的电是一回事，一举成名天下知。 富兰克林首次提出了电流的概念，并于一年后制造出了世界上第一个 避雷针。 1745 年，普鲁士一名副主教克莱斯特（Ewald Georg von Kleist） 发现放电现象。 现代电生理学的应用 电生理学的成果应用于医学的很多方面，比如能用来评估心脏传 导系统和心律失常的心电图，能用来定位癫痫病灶的脑电图，能测定 周围神经功能的肌电图和能测定胃肠动力的胃肠电图机等。 膜片钳技术 1976 年，德国生理学家埃尔文·内赫(Erwin Neher，1944) 和伯 特·萨克曼(Bert Sakmann，1942)首次报告用膜片钳方法改革了离子 通道研究，并记录到单通道离子流。这一技术在1980 年代广泛应用， 已经成为当前细胞电生理研究的基本技术。由于内赫和萨克曼真正解 决了阐明生物电产生的分子机制，他们的贡献对细胞生物学领域的发 展以及阐明各种疾病的机制均具有革命性意义，为此两人分享了在 1991 年诺贝尔生理学与医学奖。 人类对生物电的认识是一个不断积累、渐进的过程，从偶然发现， 到一步步微观层面证实，再到发生机制的阐明，是许多生理学家共同 努力的结果。电生理学的发展也是生理学发展的光辉一笔，它的发展 也给我们众多启示。 同学们，请相信电生理学未来的发展会随着研究者科技创新能力 的不断提升而更加美好，你们从现在其也要时刻准备着，投入这场克 艰功难中去！