浙江专版学年高中生物第二章第二节神经系统的结构与功能学案浙科版必修3.docx

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浙江专版学年高中生物第二章第二节神经系统的结构与功能学案浙科版必修3

——————————新学期新成绩新目标新方向——————————

第二节神经系统的结构与功能

 

             1.神经元是构成人体神经系统的基本单位,其基本特

性是受到刺激后会产生神经冲动并沿轴突传送出去。

2.神经纤维膜上去极化、反极化和复极化的过程,即

为动作电位。

3.静息电位表现为内负外正,是由K+外流形成的。

作电位表现为内正外负,是由Na+内流形成的。

4.动作电位在神经纤维上的传导是以局部电流的形式

向前传导的。

兴奋在一条离体的神经纤维上可以双

向传导。

5.突触的结构包括突触前膜、突触间隙和突触后膜三

部分。

6.神经系统活动的基本方式是反射。

7.人体安静时主要由肝脏、肌肉、脑等组织的代谢过

程释放热量,运动时人主要依靠增加肌肉活动来增加热量。

皮肤是主要的散热器官。

 

考试内容

必考

加试

神经

系统

的结

构与

功能

(1)神经调节与体液调节的区别

(2)神经系统的作用

(3)神经元的种类、主要结构及特性

(4)动作电位的概念

(5)神经冲动的产生、传导与传递

(6)反射的概念、过程及结构基础

(7)大脑皮层的功能

(8)体温调节的方式和过程

a

a

a

a

b

a

a

a

a

a

b

b

a

a

神经系统概述

一、神经系统的重要作用

1.神经调节与体液调节的区别

(1)神经调节比体液调节更迅速,更准确。

(2)体液调节往往是在神经系统的影响下进行的。

2.神经系统的作用

(1)通过感觉器官接受体内、外刺激,作出反应,直接调节或控制身体各器官、系统的活动。

(2)通过调节或控制内分泌系统的活动来影响、调节机体各部分的活动。

二、神经元是构成人神经系统的基本单位

1.神经元的结构

一般包含胞体、树突、轴突三部分。

树突是胞体发出的短突起,轴突是胞体发出的长突起。

(1)特性:

神经元是一种可兴奋细胞,受到刺激后,产生神经冲动,并且沿轴突传送出去。

(2)神经纤维:

轴突是胞体发出的长突起,称神经纤维。

2.神经

神经是由许多神经纤维被结缔组织包围而成的。

各神经纤维间具有绝缘性。

三、神经系统活动的基本形式——反射

(1)反射:

是指在中枢神经系统参与下,机体对刺激感受器所发生的规律性反应。

(2)反射的结构基础——反射弧。

(3)反射弧的结构及功能:

①如图是反射弧结构,请填出A~E各部分名称。

A.感受器;B.传入神经元;C.反射中枢;D.传出神经元;

E.效应器,由传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体组成。

②在膝反射中,反射中枢就是传入神经元与传出神经元之间的突触。

反射弧中任何一个环节受损伤,反射活动都不能实现。

(4)反射类型:

①简单反射:

如瞬目反射、瞳孔反射、膝反射、屈反射等,其中膝反射是仅由一个感觉神经元和一个脊髓的运动神经元组成的二元反射弧完成的反射。

②复杂反射:

如跨步反射、直立反射、性反射等。

四、动作电位的产生实例分析

1.动作电位

神经冲动就是动作电位,神经冲动的传导就是动作电位的传播。

2.动作电位的产生实例

(1)实验材料及实验处理:

实验材料:

蛙的坐骨神经腓肠肌标本。

实验处理:

电刺激(适当强度)。

(2)实验现象:

实现现象1:

腓肠肌收缩。

实验现象2的图像呈现:

(3)实验结论:

实验结论1:

刺激部位产生了神经冲动,冲动是可以传播的,当神经冲动传播到神经末梢后,再从神经末梢传到肌肉,引起肌肉的收缩。

实验结论2:

刺激坐骨神经时,产生一个负电波,负电波沿着神经传导;神经冲动就是动作电位,神经冲动的传导就是动作电位的传播。

1.神经调节与体液调节相比哪个更迅速,更准确?

有什么意义?

提示:

神经调节比体液调节更迅速,更准确,体液调节往往是在神经系统的影响下进行的。

通过神经调节可以对身体内外的变化迅速作出反应。

2.一个完整的反射活动仅靠一个神经元能完成吗?

至少需要几个?

提示:

不能。

一个完整的反射至少需要两个神经元才能正常完成,大多数反射活动需要三个或三个以上神经元参与,反射活动越复杂,参与的神经元越多。

反射弧的结构及功能

反射弧结构

功能

结构破坏对功能的影响

感受器

将内外界刺激的信息转变为神经兴奋

无感觉无效应

传入神经元

将兴奋由感受器传入反射中枢

无感觉无效应

反射中枢

对传入的兴奋进行分析与综合

无感觉无效应

传出神经元

将兴奋由反射中枢传出至效应器

有感觉无效应

效应器

对内外界刺激作出相应的应答

有感觉无效应

(1)传入神经元与传出神经元的判定方法:

①看神经节(传入神经元的胞体),有神经节的是传入神经元;②看突触结构;③看脊髓灰质结构,与前角(膨大部分)相连的为传出神经元,与后角相连的为传入神经元。

(2)与传入神经相连的是感受器(由神经末梢组成,里面没有突触),与传出神经元相连的是效应器(由运动神经末梢和它所支配的肌肉或腺体组成,相连接处叫突触)。

(3)最简单的反射弧是二元反射弧,反射中枢就是传入与传出神经元之间的突触。

(4)中间神经元有可能是抑制性神经元,它释放的递质抑制下一个神经元的兴奋。

(5)相应的反射都需要适当的刺激作用于感受器上,反射弧任何环节受损,反射都不能进行,刺激别的地方可能引起效应器发生反应,但不能称为反射。

神经冲动的产生与传导(供选考学生使用)

1.负电位的形成和恢复过程——动作电位

动作电位是神经纤维的去极化、反极化和复极化的过程。

如下图所示:

(1)极化状态:

细胞膜内外的各种离子浓度是不等的,膜内钾离子浓度高,膜外钠离子浓度高。

神经细胞膜在静息时对钾离子的通透性大,对钠离子的通透性小,膜内的钾离子不断向膜外扩散,而膜内的负离子则不能扩散出去。

膜外的钠离子也不能扩散进来,此时膜两侧的电位表现为外正内负,称为极化状态。

此时的膜电位称为静息膜电位(静息电位)。

(2)反极化状态:

当神经细胞受到刺激后,钠离子通道会立即开放,短时间内钠离子大量涌入膜内,变成了膜内为正电位,膜外为负电位的状况,此时的膜电位称为动作电位。

(3)复极化:

动作电位产生后钠离子通道关闭,钾离子通道开放,钾离子涌出膜外,使得膜电位又恢复到原来外正内负的状态。

2.神经冲动在神经纤维上的传导

(1)方式:

兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的,这种信号叫神经冲动。

(2)过程:

神经纤维上受刺激部位和邻近未受刺激的部位之间形成局部电流。

这个局部电流会刺激没有去极化的细胞膜,使之去极化,也形成动作电位。

这样,兴奋不断地以局部电流形式向前传导,将动作电位传播出去。

(3)特点:

在神经纤维上传导的主要特点是双向的、非递减性、绝缘性。

1.极化状态的离子基础是什么?

反极化状态的离子基础是什么?

提示:

极化状态电位是外正内负,此时膜上Na+通道关闭,K+通道开放,K+顺浓度梯度外流至平衡形成静息电位。

反极化状态电位是外负内正,当神经细胞受到刺激后,Na+通道会立即开放,K+通道关闭,短时间内Na+大量涌入膜内,变成了膜内为正电位,膜外为负电位的状况。

2.结合右图探究①②③处单独刺激时,电表指针的偏转次数及方向。

提示:

(1)刺激①:

偏转次数:

2次。

偏转方向:

先向左偏转再向右偏转。

(2)刺激②:

偏转次数:

0次。

偏转方向:

不偏转。

(3)刺激③:

偏转次数:

2次。

偏转方向:

先向右偏转再向左偏转。

1.动作电位的产生机理

注:

①在动作电位形成和恢复的过程中Na+浓度始终是膜外高于膜内,K+浓度始终是膜内高于膜外,浓度差是由NaK泵来维持的,NaK泵不断地从外吸收K+而泵出Na+,这是主动转运的过程。

②Na+通道受刺激后开放的早,关闭的快;K+通道开放的迟,关闭的慢。

2.神经冲动在神经纤维上的传导机理和特点

(1)传导的机制:

(2)兴奋在神经元上双向传导,膜外电流方向与兴奋传导方向相反,膜内电流方向与兴奋传导方向相同。

如图所示:

(3)传导具有绝缘性:

一条神经包含许多神经纤维,各条神经纤维上传导的兴奋基本上互不干扰。

(4)不衰减性:

动作电位在传导过程中,电位变化总是一样的,不会随着传导距离的增加而衰减。

突触的信号传递(供选考学生使用)

1.结构基础[据图填空]

(1)突触的结构:

(2)其他结构:

D.轴突;E.线粒体;F.突触小泡;G.突触小体。

2.传递过程

神经冲动→轴突末梢→突触小泡释放化学递质→化学递质经扩散通过突触间隙→化学递质与突触后膜上的特异性受体结合→引起下一个神经元产生动作电位。

3.传递特点

(1)特点:

单向传递。

(2)原因

1.据神经元之间通过突触传递信息图解回答问题:

(1)突触前膜分泌化学递质的方式是什么?

是否消耗能量?

化学递质穿过几层生物膜?

提示:

胞吐,消耗能量,0层。

(2)突触前膜释放的化学递质是否属于内环境的成分?

说明理由。

提示:

是。

因为化学递质要经突触前膜释放到突触间隙,突触间隙内的液体是指神经细胞间的组织液,因此释放的化学递质属于内环境的成分。

(3)突触后膜上受体的化学本质是什么?

化学递质与受体的结合是否具有特异性?

提示:

受体的化学本质是糖蛋白。

化学递质与受体的结合具有特异性。

(4)兴奋在突触中传递的过程中,信号的转变方式是什么?

提示:

电信号→化学信号→电信号。

2.填表比较兴奋在神经纤维上的传导和在神经元之间的传递。

   类型

项目   

兴奋在神经

纤维上的传导

兴奋在神经元

之间的传递

结构基础

________

________

形式

________

________

速度

________

________

方向

________

________

提示:

神经元(神经纤维) 突触 电信号

化学递质 快 慢 双向 单向

1.突触的结构

结构

2.兴奋在两个神经元间的传递过程

在此过程中,突触处的信号转换:

前膜电信号变成化学信号,后膜化学信号变成电信号。

3.传递特点

(1)单向传递:

由于化学递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,所以兴奋只能单向传递。

(2)总和:

兴奋性递质引起后膜去极化,形成小电位,这种电位不能传播,但随着递质与受体的结合增加,电位可加大,达到阈值后形成一个动作电位。

(3)突触延搁:

由于兴奋在突触处的传递要发生信号转换,所以速度要比在神经纤维上的传导慢。

4.化学递质的种类和去向

(1)种类

(2)递质的去向:

迅速分解或被重吸收到神经末梢或扩散离开突触间隙,为下一次传递做好准备。

大脑皮层的功能(供选考学生使用)及体温调节

1.语言功能区[填表]

白洛嘉区

韦尼克区

位置

大脑左半球额叶后部

大脑左半球颞叶后部与顶叶和枕叶相连接处

损伤病

表达性失语症(能理解语言,不能说完整的句子,不能书面表达思想)

可以听,可以说,不能理解语言

2.运动区(中央前回)和体觉区(中央后回)

(1)躯体运动区:

(2)躯体感觉区:

3.体温调节

 , 

1.能理解语言,不能说完整的句子,不能书面表达思想,是大脑皮层的哪个区域有损伤?

提示:

表达性失语症区,即白洛嘉区。

2.体温的相对恒定是靠什么来维持动态平衡?

提示:

产热与散热的动态平衡。

1.大脑皮层的运动区对躯体运动的支配特点

(1)具有精细的机能定位,即一定部位的皮层刺激引起一定肌肉的收缩。

从运动区的上下分布来看,其定位安排是身体的倒影,下肢代表区在顶部,上肢代表区在中间,头面部肌肉代表区在底部。

(2)对躯体运动的调节支配具有交叉的性质,即一侧皮层主要支配对侧躯体的肌肉。

如大脑皮层右侧的运动区损伤或病变,则身体左侧相应的躯体运动出现障碍。

(3)皮层代表区的大小与躯体的大小无关,而与躯体运动的精细复杂程度有关。

运动愈精细而复杂的肌肉,其代

表区愈大,手与五指运动在大脑皮层所占区域与整个下肢所占区域相等。

2.体温调节的机理

以曲线、图示为载体,考查兴奋在神经纤维上的产生与传导

[例1] 在离体实验条件下单条神经纤维的动作电位示意如下图所示。

下列叙述正确的是(  )

A.a~b段的Na+内流是需要消耗能量的

B.b~c段的Na+外流是不需要消耗能量的

C.c~d段的K+外流是不需要消耗能量的

D.d~e段的K+内流是需要消耗能量的

[思路点拨]

[精讲精析] 本题考查神经冲动的产生过程,意在考查对该知识的理解能力以及从图中获取信息与处理信息的能力。

a~b段和b~c段分别表示动作电位的产生过程,此时Na+内流,顺浓度梯度进行,该过程不消耗能量。

c~d段和d~e段表示恢复静息电位的过程,此时K+外流,该过程也不消耗能量。

答案为C。

1.右图是神经纤维上动作电位传导示意图,下列相关叙述错误的是(  )

A.根据abcd的波形可判断兴奋在神经纤维上是从右向左传导的

B.a处神经细胞膜内的钾离子浓度因钾离子大量外流而低于膜外

C.b处发生去极化,其机理是钠离子通道打开引起钠离子大量内流

D.d处膜内外的钠钾浓度恢复到原来状态与神经细胞膜上的钠钾泵关系密切

解析:

选B 根据波形d处前有超极化可知d处复极化,兴奋在神经纤维上是从右向左传导的;a处静息电位是K+外流导致的,但K+浓度始终是膜内高于膜外;b处发生去极化,其机理是钠离子通道打开引起钠离子大量内流;复极化成静息电位的大小由K+浓度差决定,K+浓度差由钠钾泵来维持。

以图示为载体,考查突触的信号传递(供选考学生使用)        

[例2] 如图为突触结构模式图,下列说法错误的是(  )

A.在a中发生电信号→化学信号的转变,信息传递需要能量

B.①中内容物释放至②中主要借助于突触前膜的选择透性

C.②处的液体为组织液,含有能被③特异性识别的物质

D.①中内容物使b兴奋时,兴奋处外表面分布着负电荷

[思路点拨]

[精讲精析]

选项

分析

A项正确

图中a为突触小体,在突触小体中电信号转变为化学信号,在传递过程中需要线粒体提供能量

B项错误

①是突触小泡,其内容物为化学递质,释放到②突触间隙中是借助于突触前膜的胞吐作用,体现了膜的流动性,而不是选择透性

C项和D

项正确

突触间隙为组织液,突触后膜上含有受体,若递质使突触后膜兴奋,则兴奋部位的电位由外正内负变为外负内正

(1)化学递质作用于突触后膜后,即被相关酶分解或被转移,不能长时间存在于突触间隙,也不会进入突触后膜。

(2)化学递质虽然是小分子有机物,但释放的过程为胞吐,体现细胞膜的流动性(此过程消耗能量),最终由突触后膜的糖蛋白识别。

2.下图表示当有神经冲动传到神经末梢时,化学递质从突触小泡内释放并作用于突触后膜的机制,下列叙述错误的是(  )

A.化学递质存在于突触小泡内可避免被细胞内其他酶系破坏

B.神经冲动引起化学递质的释放,实现了由电信号向化学信号的转变

C.化学递质与受体结合引起突触后膜上相应的离子通道开放

D.图中离子通道开放后,Na+和Cl-同时内流

解析:

选D 化学递质存在于突触小泡内,可因突触小泡膜的保护而避免被细胞内水解酶等破坏;化学递质经突触前膜释放,实现电信号→化学信号的转变;根据题图可以看出,化学递质与突触后膜上受体结合可引起突触后膜上相应离子通道开放;若化学递质为兴奋性化学递质,则引起Na+通道开放,Na+内流,若化学递质为抑制性化学递质,则引起Cl-内流。

以结构图为载体,考查反射与反射弧

[例3] 人体膝反射的反射弧结构如图所示,下列叙述错误的是(  )

A.神经元乙的活动可受大脑皮层的影响

B.抑制性中间神经元兴奋会引起屈肌收缩

C.若刺激神经元甲的Ⅰ处会引起伸肌收缩,这种现象不属于反射

D.若刺激神经元甲的Ⅰ处,则可在Ⅱ处和Ⅲ处记录到膜电位变化

[思路点拨]

[精讲精析] 神经元乙的细胞体位于脊髓中,脊髓属于低级反射中枢,其活动可受到高级反射中枢大脑皮层的控制;抑制性中间神经元兴奋,释放的递质会导致神经元乙无法产生动作电位,所以屈肌舒张;所谓反射,是指在中枢神经系统的参与下,机体对刺激感受器发生的规律性反应,刺激神经元甲的Ⅰ处会引起伸肌收缩,但由于不是对刺激感受器的反应,反射弧不完整,不属于反射;刺激神经元甲的Ⅰ处,该点会产生神经冲动,神经冲动在该神经纤维上可以进行双向传导,所以在Ⅱ和Ⅲ处均可记录到膜电位的变化。

答案为B。

反射弧中传入神经元和传出神经元的判断

(1)依据神经节的位置判断:

神经节是传入神经元细胞体集中的地方,传入神经元上有神经节,而传出神经元上则没有。

(2)依据感受器与效应器判断:

与感受器相连的是传入神经元,与效应器相连的是传出神经元。

(3)根据突触判断:

兴奋的传递方向如图“

”向右传。

(4)根据脊髓灰质结构判断,与前角(膨大部分)相连为传出神经元,与后角相连为传入神经元,如图:

(1)误认为只要效应器反应就是反射。

若反射弧不完整,刺激后尽管能够引起效应器的活动,也不属于反射。

(2)误认为只要有刺激就可引起反射。

事实上,反射的进行需要接受适宜强度的刺激,若刺激过弱,则不能引起兴奋的产生。

3.右图所示为反射弧结构模式图,在a、c处分别放置电位计,b处给予适宜刺激。

据图分析下列说法正确的是(  )

A.骨骼肌收缩,发生反射活动

B.骨骼肌不收缩,无反射活动

C.骨骼肌收缩,并在a、c处均测到电位变化

D.骨骼肌收缩,a处测到电位变化,c处未测到电位变化

解析:

选D 反射是动物体或人体在中枢神经系统的参与下,对内外环境变化作出的规律性应答。

兴奋在神经纤维上双向传导,而在神经元之间单向传递,故刺激b处,c处不能测到膜电位变化,a处能测到膜电位变化;刺激b处,虽然肌肉能收缩,但由于未经过完整的反射弧,不能称为反射活动。

以概念图为载体,考查体温调节

[例4] 下图所示为人体体温调节示意图,根据图示过程判断,下列说法错误的是(  )

A.人体的冷觉或热觉是在大脑皮层形成的

B.增加产热主要是骨骼肌通过厌氧呼吸完成

C.当机体受到炎热刺激时,体内的散热机制为图中的E和F

D.体温调节中最主要的散热器官是皮肤

[思路点拨]

[精讲精析] 人体的冷觉或热觉是在大脑皮层形成的,体温调节中枢主要在下丘脑。

骨骼肌进行厌氧呼吸是一种克服暂时缺氧的应急措施。

答案为B。

4.下图是人体体温调节示意图,请据图回答问题:

(1)从反射弧的结构上看,①和②属于__________,③属于____________。

在反射弧中,皮肤血管、立毛肌和分布在其上的神经末梢等属于____________。

(2)在寒冷环境中,皮肤血管会__________,同时骨骼肌会________________。

(3)神经和内分泌都可以对体温进行调节,在这两种调节方式中,是以__________调节为主。

(4)人体的体温之所以保持相对恒定,是由于__________和__________两个过程相对平衡的结果。

解析:

解题的关键点在于对①②③结构的判断和对效应器的理解。

①②是连接感受器和神经中枢之间的传入神经元;③属于传出神经元;皮肤血管、立毛肌和分布在其上的神经末梢等属于效应器。

答案:

(1)传入神经元 传出神经元 效应器 

(2)收缩不自主收缩(战栗) (3)神经 (4)产热 散热

[课堂回扣练习]

1.下列膜电位变化的示意图中,能正确表示神经纤维由静息状态转化为兴奋状态的是(  )

解析:

选D 静息状态时外正内负,兴奋状态时外负内正。

2.若在图甲所示神经的右侧给予一适当的刺激,则电流表偏转的顺序依次是(  )

A.②→①→②→③     B.②→③→②→①

C.③→②→①→②D.③→②→①

解析:

选A 刺激作用于神经的右侧,兴奋未传到b时,a、b处膜外均为正电位,如②,兴奋传到b时,b处膜外变成负电位,如①,再传到ab中间时,b恢复如②,再传到a,a处膜外变成负电位,如③。

3.蛙的神经元内、外Na+浓度分别是15和120mmol/L。

在膜电位由内负外正转变为内正外负过程中有Na+流入细胞,膜电位恢复过程中有Na+通过NaK泵排出细胞。

下列判断正确的是(  )

A.Na+流入是被动转运、排出是主动转运

B.Na+流入是主动转运、排出是被动转运

C.Na+流入和排出都是被动转运

D.Na+流入和排出都是主动转运

解析:

选A 神经元上动作电位是由Na+的内流造成的,顺浓度梯度,此过程没有消耗能量,为被动转运,而恢复静息电位时,Na+通过NaK泵排出,逆浓度梯度,需要消耗能量,所以为主动转运。

4.下图表示一段离体神经纤维的S点受到刺激而产生兴奋时,局部电流和神经兴奋的传导方向(弯箭头表示膜内、外局部电流的流动方向,直箭头表示兴奋传导方向),其中正确的是(  )

解析:

选C 神经纤维上的静息电位是外正内负,当受到有效刺激后,改变了膜的通透性,钠离子大量内流,刺激点变为外负内正。

局部电流方向是由正电荷流向负电荷,所以在细胞膜内是由刺激点向两边流动,在细胞膜外却流向刺激点,兴奋的传导方向与细胞膜内的局部电流方向相同,C项符合题意。

5.将灵敏电流计连接到下图1神经纤维和图2突触结构的表面,分别在a、b、c、d处给予足够强度的刺激(a点离左右两个接点距离相等),下列说法错误的是(  )

A.分别刺激a、d点时,指针都偏转1次

B.分别刺激b、c点时,指针都偏转2次

C.由于a点离两个接点距离相等,所以刺激a点时理论上指针不偏转

D.分别刺激a、b、c、d处,指针偏转1次的现象只发生在刺激d点时

解析:

选A 根据兴奋在神经纤维上的传导特点可知,刺激a点指针不偏转(不会出现电位差);刺激b点时,因为兴奋传至两电极所需时间不同,所以指针会出现2次偏转;根据兴奋在突触上的传递特点(单向传递)可知,刺激c点时,两电极均会出现电位变化,但时间不同,所以出现2次偏转;刺激d点时,只有右侧电极出现电位变化,故指针偏转1次。

6.右图表示枪乌贼离体神经纤维在Na+浓度不同的两种海水中受刺激后的膜电位变化情况。

下列描述错误的是(  )

A.曲线a代表正常海水中膜电位的变化

B.两种海水中神经纤维的静息电位相同

C.低Na+海水中神经纤维静息时,膜内Na+浓度高于膜外

D.正常海水中神经纤维受刺激时,膜外Na+浓度高于膜内

解析:

选C 本题通过图示的方式显示了Na+内流引发动作电位的原理。

未刺激时电位相同,所以两种海水中神经纤维的静息电位相同。

在两种海水中,均是膜外的Na+浓度高于膜内,只是在正常海水中,膜外和膜内的Na+浓度差高于低Na+海水中的浓度差。

在受到刺激后,由于正常海水中膜外和膜内的Na+浓度差较大,所以Na+迅速内流引发较大的动作电位,对应于曲线a,所以曲线a代表正常海水中膜电位的变化。

7.右面为某种反射弧示意图,结合下述实验回答问题:

(1)电激(即用电刺激)E,结果A发生运动反应;电激B,结果A反应而E无反应。

这表明图中的A是________,E是__________,而B和D分别是__________和____________。

(2)给你提供必要的实验用具,如电刺激设备、电位测量仪等,请设计实验方案,以探究兴奋在

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