基于离子吸附-解吸效应的细胞膜电位生成新机制：AIH理论对传统膜理论的挑战与突破

本研究针对传统膜理论(MT)无法解释死细胞仍能产生电位等现象，通过人工细胞模型验证了关联诱导假说(AIH)的正确性。研究团队发现膜电位生成主要源于离子吸附-解吸效应而非跨膜离子运输，并首次量化了细胞水活性降低对膜电位的影响，为理解生命活动基础机制提供了全新视角。

　　

在神经科学和细胞生物学领域，细胞膜电位的产生机制一直是基础研究的核心问题。传统膜理论(MT)认为，跨膜离子运输通过离子通道和泵产生电位差，这一解释被写入教科书长达半个多世纪。然而这个理论始终存在致命缺陷——它无法解释为什么死细胞仍能维持非零电位，以及为何死细胞内同样存在离子浓度差。这些反常现象像幽灵般困扰着研究者，暗示着我们可能遗漏了某些生命活动的本质特征。

日本川村电气株式会社资助的研究团队通过精巧的人工细胞模型实验，为这个世纪难题提供了全新解答。他们发现即使在没有离子跨膜运输的情况下，仅依靠离子在膜表面的吸附-解吸过程就能产生符合Nernst方程描述的电位分布。这一发现直接验证了林格(Gilbert Ling)提出的关联诱导假说(AIH)的正确性——膜电位本质上是界面电化学现象，而非传统认为的跨膜运输结果。更突破性的是，研究首次量化了细胞水活性降低对膜电位的影响，揭示活细胞处于非理想热力学状态的关键特征。

研究采用三层复合人工膜系统（Selemion CMVN/AMVN、聚乙烯醇和聚丙烯），通过电位测量技术比较含单价/二价离子及大分子系统的电位生成规律。关键技术包括：1）多组分人工膜构建；2）跨膜电位精确测量；3）离子吸附等温线分析；4）水活度定量检测。

【研究结果】

1. 前期工作概述：证实膜通透性并非电位生成必要条件，离子吸附-解吸是主要成因

2. 工作延伸：在含二价离子和大分子系统中，AIH预测仍优于传统MT理论

3. AIH预测：引入Lewis真实系统热力学，修正了理想状态Nernst方程的偏差

4. 细胞水活性与膜电位：活细胞水呈现"粘性胶体"特性，活度系数显著低于体外溶液

研究结论颠覆性地指出：膜电位生成机制需要同时考虑离子吸附效应和细胞水微环境改变。这不仅解决了MT理论无法解释的实验异常，更将细胞代谢研究推向非理想系统热力学的新维度。该成果对理解神经传导、肌肉收缩等基本生命现象具有范式转换意义，相关发现已发表于《Neuroscience》。特别值得注意的是，AIH框架与Hodgkin-Huxley模型数学兼容，为神经电生理研究提供了统一的理论基础。