范俊奇

§生物電的發(fā)現(xiàn) §

所有生物都有生物電現(xiàn)象，生物電是指生命過程中產生的電流或電壓。首先發(fā)現(xiàn)生物電的是一位意大利的生物學家伽伐尼。1780年11月某天他偶然發(fā)現(xiàn)，當金屬刀的刀尖碰到被解剖的青蛙腿外露的神經(jīng)時，蛙腿會發(fā)生抽搐現(xiàn)象，這是什么原因呢？幾年后，在倫敦的博物館，他看到了展示的“電鰻”，當人用兩只手同時接觸這種魚的頭部和尾部時，會產生一種被電麻的感覺，這說明“電鰻”能放電，于是他立刻想到蛙腿的抽搐，難道青蛙體內也存在著一種生物電嗎？經(jīng)過一系列研究，他證實了生物電的存在。1792年，他發(fā)表了著名論文《論肌肉運動中的電力》，引起世人矚目。實驗已揭示，不僅動物，所有生物都有生物電。

§人體生物電產生的原因 §

目前被公認的一種基本觀點是：生物電來源于細胞的功能。細胞由有細胞膜、細胞核和細胞質組成。細胞膜的結構很復雜，它一方面把細胞與外界環(huán)境分開，同時膜上又存在一些孔道，允許細胞與周圍環(huán)境交換某些物質。實驗測得在細胞內、外存在多種離子，膜內主要是鉀離子（K+）及一些大的負離子基團（A-）（A-不能通過細胞膜），膜外主要是鈉離子（Na+）和氯負離子（Cl-）。在不受外界刺激的靜息狀態(tài)下，實驗測得活細胞的細胞膜外部帶正電、內部帶負電，即膜內側電位約為-90～70毫伏。這種電位稱為靜息電位。

當細胞受外界刺激時，能作出主動反應，稱為細胞的興奮。生理學上將那些興奮較強的組織，如神經(jīng)、肌肉和腺體等統(tǒng)稱為可興奮組織。它們的細胞所作出的主動反應表現(xiàn)在當外界刺激強度達到一定閾值時，細胞膜對離子的通透性會發(fā)生突然變化，最后使電位發(fā)生改變。細胞內的電位可從負電位突然變?yōu)檎娢唬s20～30毫伏），大約在不到1毫秒的時間內，很快又恢復到原來的靜息電位。這種變化的電位稱為動作電位。

有些細胞（如神經(jīng)細胞和心機細胞）不僅在外界刺激下能產生動作電位，而且有傳導興奮的功能。神經(jīng)系統(tǒng)正是靠傳導各種興奮對人體各器官的生理過程起到了調節(jié)作用，使人體生命活動正常進行。

科學研究表明，生物電現(xiàn)象是基本的生命活動之一。生物體一旦停止了新陳代謝，生物電現(xiàn)象和生命活動也就終結了。與生命體的正常生理活動相伴的是正常的生物電分布，當生物體發(fā)生病變時，生物體的電現(xiàn)象也發(fā)生相應的病理性改變，這就是醫(yī)學進行診斷和治療的依據(jù)。

§人體生物電與心電圖 §

心臟在每個心動周期中，由起搏點、心房、心室相繼興奮，伴隨著生物電的變化，通過心電描記器從體表引出多種形式的電位變化的圖形稱為心電圖。心電圖是心臟興奮的發(fā)生、傳播及恢復過程的客觀顯示。心電圖用于對各種心律失常、心室心房肥大、心肌梗死、心律失常、心肌缺血等病癥的檢查。

心電圖的形成原理：心臟周圍的組織和體液都能導電，因此可將人體看成為一個具有長、寬、厚三度空間的導體。心臟好比電源，無數(shù)心肌細胞動作電位變化的總和可以傳導并反映到體表。心臟在機械性收縮之前，首先由起搏點產生電激動，從而激起心臟收縮和舒張。由于心臟不斷地進行有節(jié)奏的收縮和舒張活動，血液在全身血管系統(tǒng)中不停地流動。心肌激動可經(jīng)過身體組織傳導到體表，使身體表面不同部位產生不同的電位。如果在體表（例如左右手腕、左腳腕任意兩個）放置兩個電極，分別用導線聯(lián)接到心電圖機的兩端，它會按照心臟激動的時間順序，將體表兩點間的電位差記錄下來，形成一條連續(xù)的曲線，這就是心電圖。

§人體生物電與腦電圖 §

人體組織細胞總在自發(fā)地不斷產生著很微弱的生物電活動，利用在頭皮上安裝電極將細胞的電活動引出來并經(jīng)腦電圖機放大后記錄下來得到有一定波形、波幅、頻率和相位的圖形、曲線，即為腦電圖。

當神經(jīng)元受遺傳、病理、電化學或藥物刺激時，細胞膜的平衡遭到破壞，產生高度去極化，這時可產生動作電位，這個局部動作電位又會破壞下一段細胞膜的平衡狀態(tài)，這一系列反復恢復和破壞細胞膜的生化物理過程，便構成了動作電位在神經(jīng)元和神經(jīng)細胞膜上的單向傳遞，就產生了腦電信號，其幅值范圍為10-100μV，腦電圖機就拾取這種極其微弱的腦電信號并進行放大處理，再以平面圖的形式顯示出來。當腦組織發(fā)生病理或功能改變時，這種曲線也會發(fā)生相應的改變，從而為臨床診斷治療大腦及神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如畸形中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染，顱內腫瘤與慢性病變，腦血管疾病，腦損傷及癲癇等提供依據(jù)。

§人體生物電與人工心臟起搏器 §

心肌是可興奮組織，心臟有節(jié)律地跳動（收縮和舒張）正是心肌興奮的結果。在心肌細胞中，有一類細胞在未受到外界刺激下，也能夠自動產生周期性動作電位，這種細胞稱為起搏細胞，每分鐘自動興奮的次數(shù)稱為起搏頻率，這種自動起搏的特性稱為心臟的自律性，這種自律性是不受神經(jīng)系統(tǒng)所支配的。正常情況下，成人心臟的起搏頻率為每分鐘70次左右。

當心臟興奮的自律性受到破壞，或心肌細胞傳導興奮的功能出現(xiàn)故障時，將影響心臟的起搏，導致泵血功能失調，甚至危及人體生命。人工心臟起搏器，就是利用一定大小的脈沖電流來刺激心臟，使心臟按一定的頻率收縮和舒張，達到人工起搏的目的。一般脈沖的頻率是每分鐘72次左右，要求穩(wěn)定。心臟起搏器包括三部分：（1）脈沖發(fā)生器，產生一定要求的脈沖電流；（2）與心臟組織相接觸的刺激電極，脈沖電流通過它來刺激心??；（3）起搏器能源，提供起搏器工作的能量。

§電療 §

在人體發(fā)生某些病變時，可以采用外加電壓的形式對人體本來的生物電進行干預，以達到治療的目的。比如：興奮神經(jīng)肌肉組織。當外加電源的電流滲透到神經(jīng)、肌肉組織后，細胞膜產生離子轉移，膜電位和膜通透性變化，形成動作電位發(fā)生興奮，這種興奮通過神經(jīng)肌肉接頭傳到肌肉而引起肌肉收縮反應。用于治療周圍性神經(jīng)麻痹及肌肉萎縮，療效明顯。電療還具有疏通經(jīng)絡、鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛、促進血液循環(huán)等作用。

編輯/張燁