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细胞在安静状态下，如果受到一个适当的刺激，膜电位会发生迅速的一过性的波动，这种膜电位的波动称之为动作电位。
神经纤维受刺激后，膜电位首先迅速去极化，形成动作电位的升支，随后又迅速复极至接近静息电位的水平，形成动作电位降支，两者共形成尖状电位变化，称为锋电位。
随后出现膜电位低幅、缓慢的波动，称为后电位。锋电位具有动作电位的主要特征，是动作电位的标志。
动作电位的幅度不因刺激强度的增大而增大。这一特性称为动作电位的全或无特性。动作电位的另一特征是它的可扩播性。动作电位产生后并不局限于受刺激部位，而是迅速向周围扩播，直至整个细胞的细胞膜都依次产生动作电位。
动作电位的扩播是不衰减的，其幅度和波形始终保持不变。
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