所謂肌電，是指肌肉活動時産生的局部電信号，由神經肌肉活動時出現的瞬間電位差引發。神經肌肉興奮時會産生一個從-90mV到100mV左右的電位波動，所形成的電位差被稱為動作電位。動作電位可以在整條神經的神經元、以及整塊肌肉的肌肉纖維中依次産生，所形成的局部電流在空間和時間上會有一個疊加，最終表現為肌電。
肌電是動作電位在時間和空間上的疊加，是出現興奮的神經元和肌肉纖維（肌肉細胞）所産生的局部電流的彙聚。從理論上來講，可以測量到的肌電的電壓大概在30mV左右，但由于人體是一個不良導體，再加上測試位置和測試手段所限，在皮膚表面所能測到的肌電電壓隻有1mV左右。具體來講，肌電的産生過程如下。
首先，由神經中樞産生興奮。神經中樞相應位置的神經元細胞膜通透性發生改變，膜外帶有正電的Na離子和K離子迅速進入膜内，使神經元内外出現電位波動，所引發的局部電流對相鄰神經元産生刺激，受到刺激的神經元産生興奮并再次出現電位波動和局部電流......如此逐級出現興奮産生局部電流，電信号如同多米諾骨牌一般由中樞神經到周圍神經再到神經末稍進行傳遞，沿途所産生的一系列局部電流雖然會逐步衰減，但對于最末端而言依然會有一個持續的、疊加的電位差和電流，成為構成肌電信号的因素之一。
當神經系統産生的電信号傳至神經末稍時，神經末稍會通過化學遞質向相鄰的肌肉細胞（肌肉纖維）傳遞信号，肌肉細胞受到刺激後會以相似的方式産生與上面所述相近的動作電位，并對肌肉細胞内肌原纖維的相應機構産生刺激，使終池釋放鈣離子，鈣離子與原肌球蛋白結合後釋放肌動蛋白的活性，再由肌球蛋白的橫橋與肌動蛋白相連，使ATP釋放能量，并使肌小節産生收縮，最終形成肌肉收縮。在這個過程中，肌肉細胞會産生一個顯著的、更加易于測量的動作電位，這個動作電位是構成肌電信号的另外一個重要因素。
綜上所述，我們在皮膚表面或肌肉深處所測量到的肌電信号其實是一個由遠到近的、在時間上有先後次序的、由無數相關神經元和肌肉細胞産生的電位差和電流。通過肌電信号的測量，我們可以感知、探測和診斷肌肉和神經活動，對疾病的診斷、動作的分析及改善都有幫助。
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