Năm 1887, Arenius công bố câc chất khi hòa tan trong nước sẽ phđn ly thănh câc ion dương vă ion đm, dưới tâc dụng của dòng điện ngoăi, câc ion sẽ chạy vềđiện cực mang
điện tích trâi dấu với điện tích ion. Câc ion có kích thước vă bản chất điện tích khâc nhau nín có vận tốc chuyển động về hai cực cũng khâc nhau. Sau khoảng thời gian nhất định sẽ tạo nín những lớp có mật độ ion khâc nhau, tức sẽ xuất hiện một hiệu điện thế. Nếu ngắt nguồn điện bín ngoăi, thay văo đó cắm 2 điện cực văo dung dịch điện phđn, nối với một bóng điện thì đỉn sẽ sâng. Đó lă dòng điện xuất hiện trong dung dịch điện phđn. Năm 1899, Nernst dựa trín kết quả nghiín cứu của Arenius cũng xem tế băo như một dung dịch chất điện phđn được bao bọc bởi măng tế băo. Dưới tâc dụng của dòng điện kích thích, câc ion đm vă dương trong tế băo chất sẽ chạy về hướng điện cực kích thích có
điện tích trâi dấu với điện tích ion. Sau một thời gian câc ion đm vă dương chuyển động theo hai hướng khâc nhau sẽ tập trung ở hai phía của măng tế băo. Ở ngoại băo cũng có câc ion dương vă đm, do lực hút tĩnh điện, nếu ở một phía tế băo, mặt trong tích điện đm thì mặt ngoăi măng tích điện dương còn ở phía kia của tế băo ở mặt trong sẽ tích điện dương vă mặt ngoăi măng tích điện đm. Kết quả lă giữa bín trong vă bín ngoăi măng tế
băo đê hình thănh nín một hiệu điện thế vă khi điện thế năy đạt giâ trị ngưỡng thì tạo ra sự hưng phấn. Sự chính lệch về nồng độ ion liín quan đến cường độ vă thời gian kích thích vă để tạo ra hưng phấn phải thỏa mên công thức:
kt t . i. C C− o =γ (7.3) C: Nồng độ ion tự do khi tế băo hưng phấn
Co: Nồng độ ion tự do khi tế băo ở trạng thâi nghỉ ngơi
γ: Số lượng ion được dịch chuyển do một đơn vị cường độ dòng điện i: Cường độ dòng điện; t: Thời gian kích thích
k: Hệ số khuyếch tân của ion
Nếu kích thích bằng dòng điện một chiều thì mối liín quan giữa cường độ dòng điện vă thời gian kích thích phải thỏa mên công thức:
t
i = hằng số (7.4)
Trong giới hạn về cường độ dòng điện kích thích thì nếu cường độ dòng điện tăng thì thời gian kích thích giảm vă ngược lại, để duy trì tích số của cường độ dòng điện với thời gian luôn lă một hằng số.
Nếu kích thích bằng dòng điện xoay chiều thì mối liín quan giữa cường độ vă tần số
dòng điện phải thỏa mên công thức:
ω
i
= hằng số (7.5)
Trong giới hạn về cường độ dòng điện kích thích, nếu tần số cao thì cường độ dòng điện phải lớn còn tần số thấp thì cường độ dòng điện nhỏ, để duy trì tỷ số giữa cường độ vă
tần số 100 Hz đến 3 kHz.
Kết quả thực nghiệm cho thấy nếu kích thích cường độ dưới ngưỡng vă kích thích lđu hoặc kích thích cường độ lớn với thời gian kích thích ngắn thì đều không gđy ra hưng phấn. Ở mỗi đối tượng nghiín cứu khi kích thích cường độ dòng điện lă 1 reobaz thì có một thời gian kích thích cần thiết (thời gian hữu ích).
Bảng 7.1: Thời gian hữu ích của một sốđối tượng nghiín cứu
TT Đối tượng nghiín cứu Thời gian hữu ích
1 Cơ trơn dạ dăy ếch 1 giđy 2 Cơ trơn của nhuyễn thể 10-1 giđy
3 Cơ chđn của nhuyễn thể 10-2 giđy 4 Thần kinh ếch 10-3 giđy 5 Thần kinh động vật mâu nóng 10-4 giđy
Lý thuyết hưng phấn của Nernst không níu ra cụ thể sự thay đổi nồng độ của những ion năo vă giới hạn ngưỡng nồng độ lă bao nhiíu để có thể tạo ra hưng phấn.