能斯特方程

能斯特方程是一個簡單的公式，它只回答關於某一種帶電粒子（一種離子，比如鈉或鉀）的一個明確問題：已知它在細胞內和細胞外各有多少，那麼跨越細胞那層薄薄外皮（細胞膜）的電壓要達到多大，才能讓這種離子平均而言停止淨移動？想像一群人擠在一個房間裡、隔壁房間幾乎空著，兩個房間之間有扇門。擁擠的那群人自然會朝空房間湧去。但如果這些人帶著電荷，你就可以在門口布置一個電的拉力，往回拉，剛好抵消由擁擠產生的推力。能夠恰好平衡這兩股相反力量的電壓——一股是濃度差帶來的化學拉力，另一股是電荷差帶來的電拉力——就叫作這種離子的平衡電位，而能斯特方程就是用來計算它的工具。

它常見的形式是 E =（RT / zF）× ln（膜外[離子] / 膜內[離子]）。這裡 E 就是你要求的平衡電壓；R 是固定的氣體常數，T 是溫度，所以 RT 衡量的是粒子因受熱而四處碰撞的劇烈程度；F 是一個把電荷量換算過來的固定數值；z 是離子所帶的電荷（例如鈉或鉀為 +1，鈣為 +2，氯為 −1）；ln 是自然對數，一種把內外兩個濃度之比換算成一個數字的方法。整個公式表達的意思是：細胞內外的不平衡越大，要把這種離子穩住所需的電壓就越大——而電荷的正負則決定電壓指向哪個方向。這個針對單一離子得到的答案，是理解神經元靜息電壓、以及承載其信號的那些迅速電壓跳變的基本磚塊。