下列何種組合的神經纖維，一般會有最快的動作電位傳導速度？

本題觀念：

本題考查神經生理學中影響動作電位傳導速度 (Conduction Velocity) 的兩大關鍵物理因素：神經纖維直徑 (Diameter) 與 髓鞘化 (Myelination)。這通常涉及電纜理論 (Cable Theory) 中的內電阻與膜電容概念，以及跳躍傳導 (Saltatory Conduction) 的機制。

選項分析

• A. 細且有髓鞘 (Thin and myelinated)：

  • 雖然具有髓鞘可以進行跳躍傳導，比無髓鞘纖維快，但由於直徑較細，其軸向內電阻 (Internal resistance, $R_a$) 較高。根據物理法則，內電阻越高，電流在軸突內傳遞的效率越差，導致傳導速度不如粗的神經纖維。
  • 實例：A$\delta$ 纖維 (傳導痛覺、溫覺)，速度約 12-30 m/s，雖比 C 纖維快，但遠慢於 A$\alpha$ 纖維。

• B. 細且無髓鞘 (Thin and unmyelinated)：

  • 這是傳導速度最慢的組合。直徑細導致高內電阻，無髓鞘導致必須進行連續性傳導 (Continuous conduction)，且膜電容 ($C_m$) 較大，需要更多時間對細胞膜充放電。
  • 實例：C 纖維 (傳導慢痛、溫度)，速度僅約 0.5-2 m/s。

• C. 粗且有髓鞘 (Thick and myelinated)：（正確答案）

  • 粗 (Thick)：直徑大，軸向內電阻 ($R_a$) 低，電流能在軸突內傳得更遠、衰減更慢。
  • 有髓鞘 (Myelinated)：髓鞘提供了絕緣層，增加了跨膜電阻 ($R_m$) 並大幅降低了膜電容 ($C_m$)。這迫使動作電位僅在蘭氏結 (Nodes of Ranvier) 產生，形成跳躍傳導 (Saltatory conduction)。
  • 雙重優勢疊加，使其成為傳導速度最快的組合。
  • 實例：A$\alpha$ 運動神經元 (支配骨骼肌)，速度可達 70-120 m/s。

• D. 粗且無髓鞘 (Thick and unmyelinated)：

  • 雖然直徑粗有利於降低內電阻，但缺乏髓鞘的絕緣與跳躍傳導機制，其傳導速度仍遠低於同直徑的有髓鞘神經。在人體生理中，絕大多數粗神經纖維為了效率都會髓鞘化。

答案解析

神經傳導速度主要取決於兩大因素：

1. 有無髓鞘：有髓鞘神經透過跳躍傳導，速度遠快於無髓鞘神經。髓鞘作為絕緣體，減少電荷洩漏並降低膜電容，使電訊號能快速跳過髓鞘包覆區。
2. 神經纖維直徑：直徑越粗，軸突內部的內電阻 (Internal/Axial Resistance) 越小，有利於局部電流 (Local current) 向前流動，從而加快傳導速度。

將這兩點結合，**「粗且有髓鞘」**的神經纖維同時具備低內電阻與高絕緣跳躍傳導的優勢，因此傳導速度最快。這符合 Erlanger-Gasser 分類法中的 A$\alpha$ 纖維 特性。

故正確答案為 (C) 粗且有髓鞘。

核心知識點

考生應熟記 Erlanger-Gasser 神經纖維分類法 及其對應的生理意義：

1. 影響速度公式概念：$V \propto \text{Diameter} \times \text{Myelination}$

   • 有髓鞘纖維：速度與直徑成正比 (直徑 $D$ 越大 $\rightarrow$ 速度 $V$ 越快)。
   • 無髓鞘纖維：速度與直徑的平方根成正比 (影響較小)。

2. 重要神經纖維比較表：

   • A$\alpha$ (Type I)：最粗、有髓鞘。速度最快 (70-120 m/s)。功能：本體感覺、骨骼肌運動。
   • A$\beta$ (Type II)：次粗、有髓鞘。功能：觸覺、壓覺。
   • A$\delta$ (Type III)：較細、薄髓鞘。功能：快痛 (Fast pain)、冷覺。
   • C fibers (Type IV)：最細、無髓鞘。速度最慢 (0.5-2 m/s)。功能：慢痛 (Slow pain)、溫覺、癢覺。

參考資料

1. Physiology, Nerve Fiber - StatPearls - NCBI Bookshelf
2. Conduction Velocity - Neuroscience - NCBI Bookshelf
3. Nerve Fiber Classification (Erlanger-Gasser) - Wikipedia