108 年 國立臺灣大學護理學系碩士班丁組《生理學（A）》

這題主要考驗對不同肌肉運動單位(motor unit)大小的理解。運動單位的大小與肌肉精確度及力量需求有關。需要精細動作的肌肉，其運動單位通常較小，也就是一個運動神經元支配較少的肌纖維，以便進行更精確的控制；反之，需要產生較大力量的肌肉，其運動單位則較大。

Extensor digitorum longus (伸指長肌) 負責手指的伸展，需要精細的動作，因此其運動單位較小，神經支配比例高。

此題考查γ運動神經元對骨骼肌的調控作用。γ運動神經元主要支配的是骨骼肌內的梭內肌纖維 (intrafusal fibers)，這些纖維構成肌肉紡錘體 (muscle spindle) 的一部分。肌肉紡錘體是感受肌肉長度變化的感覺器官。

γ運動神經元的興奮會導致梭內肌纖維收縮。當梭內肌纖維收縮時，它們會拉緊肌肉紡錘體內的感覺末梢，從而增加感覺神經元對肌肉長度變化的敏感度。這種收縮是等張收縮 (isotonic contraction)，意即梭內肌纖維的張力會增加，並且長度可能發生微小變化，但其主要功能並非產生顯著的肌肉力量。

膝躍反射 (Knee jerk reflex)，又稱為股四頭肌腱反射 (patellar reflex)，是一個典型的單突觸反射 (monosynaptic reflex)。

其路徑如下：

1. 敲擊髕骨腱 (patellar tendon) 牽張股四頭肌。
2. 股四頭肌內的肌肉紡錘體 (muscle spindle) 中的感覺神經末梢被牽張，產生動作電位。

此題考查骨骼肌收縮時，肌小節 (sarcomere) 各個結構的變化。骨骼肌收縮的模型是滑動纖維學說 (sliding filament theory)。

根據滑動纖維學說，肌小節收縮時，肌動蛋白 (actin) 和肌凝蛋白 (myosin) 纖維相互滑動，肌小節的總長度縮短。

各個區域的變化如下：
(A) 暗帶 (A band)：A帶是肌凝蛋白 (myosin) 的長度，由於肌凝蛋白絲本身並沒有改變長度，因此A帶的長度在收縮過程中保持不變。

此題考查神經肌肉接頭 (neuromuscular junction) 的訊號傳遞機制，特別是終板上的接受器種類。

骨骼肌的運動神經末梢釋放的神經傳導物質是乙醯膽鹼 (acetylcholine, ACh)。乙醯膽鹼作用於骨骼肌終板 (motor end-plate) 上的接受器，引發終板電位 (end-plate potential, EPP)。

在骨骼肌終板上，乙醯膽鹼作用的接受器是菸鹼型乙醯膽鹼接受器 (nicotinic acetylcholine receptor, nAChR)。

此題考查呼吸時所使用的呼吸肌及其作用。

(A) 用力吐氣時，主要依靠腹肌和內肋間肌的收縮來強制將胸腔容積縮小，將空氣排出。橫膈肌在吐氣時是舒張的，而非收縮。橫膈肌收縮是吸氣的主要動力，會增加胸腔的上下徑。因此，此選項錯誤。
(B) 正常休息時的吐氣是一個被動過程，主要依賴於吸氣時擴張的胸腔和肺臟的彈性回縮。此時不需要內肋間肌和腹肌的收縮。這些肌肉在用力吐氣時才會收縮。因此，此選項錯誤。

此題考查呼吸過程中不同壓力的變化，特別是與大氣壓力 (atmospheric pressure) 相等的次數。

在正常的呼吸週期中：

1. 肺泡壓 (Alveolar pressure)：肺泡壓是指肺泡內的壓力。當我們吸氣時，胸腔擴張，肺臟體積增大，導致肺泡內壓力低於大氣壓力，空氣流入。當我們吐氣時，胸腔縮小，肺臟體積減小，導致肺泡內壓力高於大氣壓力，空氣排出。在吸氣結束和吐氣結束的瞬間，肺泡壓會暫時等於大氣壓力。
2. 肋膜間壓 (Intrapleural pressure)：肋膜間壓是指肺臟和胸壁之間的胸腔內壓力，它始終低於肺泡壓和外界大氣壓力，通常是負壓。這是因為肺臟有彈性回縮，而胸壁有向外擴張的趨勢，兩者相互牽拉，使得胸腔內形成負壓，將肺臟貼附在胸壁上。

肺活量計 (spirometer) 是一種用於測量肺通氣量 (lung volumes and capacities) 的儀器。它主要用於測量在不同呼吸狀態下氣體的進出量。

我們來分析各個選項：
(A) 功能肺餘量 (Functional Residual Capacity, FRC)：FRC 是指一次正常呼氣後，肺內剩餘的氣體量，等於補充肺容積 (Expiratory Reserve Volume, ERV) 加上肺餘容積 (Residual Volume, RV)。FRC 無法直接由 spirometer 測量，通常需要其他方法 (如氦稀釋法或氮氣洗出法) 來測量。
(B) 吐氣量 (expiratory Capacity, EC)：EC 是指一次最大吸氣後，可以呼出的氣體總量，等於潮氣量 (Tidal Volume, TV) 加上補充呼氣量 (ERV)。這個量是可以由 spirometer 測量的。

此題考查呼吸效率的問題，比較緩慢深長呼吸 (hyperpnea) 和淺快呼吸 (tachypnea) 的效率差異。

首先，我們定義幾個重要概念：

• 每分鐘通氣量 (Minute Ventilation, $V_E$)：指每分鐘進出肺部的總氣體量。$V_E = f \times V_T$，其中 $f$ 是呼吸頻率， $V_T$ 是潮氣量 (tidal volume)。
• 肺泡通氣量 (Alveolar Ventilation, $V_A$)：指每分鐘實際進入肺泡進行氣體交換的氣體量。$V_A = f \times (V_T - V_D)$，其中 $V_D$ 是解剖性死腔 (anatomic dead space) 的氣體量。
• 解剖性死腔 (Anatomic Dead Space)：指呼吸道中不參與氣體交換的氣體體積，如鼻腔、咽喉、氣管、支氣管等。

此題考查肺部順應性 (lung compliance) 的一個重要特性，即吸氣與吐氣時肺部體積-壓力曲線不同。

當我們測量肺體積對跨肺壓 (transpulmonary pressure) 的關係時，會發現吸氣時達到某個體積所需的跨肺壓，與吐氣時達到相同體積所需的跨肺壓不同。通常，吐氣時達到相同體積所需的跨肺壓較小，也就是說，肺在吐氣時的順應性 (compliance) 比吸氣時大。這種吸氣和吐氣曲線不重疊的現象稱為磁滯現象 (Hysteresis)。

造成肺部磁滯現象的主要原因是肺泡表面張力 (surface tension)。肺泡內的液體層會產生表面張力，試圖使肺泡收縮。

此題考查心臟週期中，左心室等體積收縮期的壓力變化。

左心室等體積收縮期 (isovolumetric contraction period) 發生在心室收縮的初期，即左心室開始收縮，其壓力開始升高，但尚未超過主動脈壓力，因此主動脈瓣 (aortic valve) 仍關閉。同時，左心房壓力低於左心室壓力，導致二尖瓣 (mitral valve) 也關閉。在此階段，左心室的容積保持不變，但由於肌纖維的收縮，心室內的壓力會迅速升高。

此題考查心臟週期中，瓣膜的開閉情況。心臟瓣膜的目的是確保血液單向流動。

我們來分析各個階段：
(A) 心房收縮期 (atrial contraction)：此時二尖瓣 (mitral valve) 和三尖瓣 (tricuspid valve) 是開放的，允許血液從心房流入心室。主動脈瓣和肺動脈瓣是關閉的。
(B) 心縮射血期 (systolic ejection)：此時左心室收縮，壓力升高超過主動脈壓力，主動脈瓣開放；右心室收縮，壓力升高超過肺動脈壓力，肺動脈瓣開放。二尖瓣和三尖瓣是關閉的。

此題考查心肌細胞之間如何進行電信號的傳導。

心肌細胞 (cardiomyocytes) 之間通過一種特殊的結構進行電氣連接，使得心臟能夠協同收縮。這種連接結構提供了低電阻的通路，允許電信號從一個細胞快速傳遞到另一個細胞，形成一個功能性的合胞體 (functional syncytium)。

(A) 間隙接合 (gap junction)：這是心肌細胞之間主要的電氣連接方式。間隙接合是由通道蛋白 (connexins) 組成的通道，允許離子和小的分子直接從一個細胞的細胞質傳遞到另一個細胞的細胞質，從而實現電信號的快速傳導。

此題考查心肌收縮過程中，細胞內離子濃度的重要性。

心肌收縮是一個複雜的過程，涉及電生理變化和鈣離子的作用。

• 鈉離子 (Na⁺)：鈉離子在動作電位的產生和傳導中起重要作用，特別是在去極化階段。然而，心肌收縮的主要觸發因素並非細胞內鈉離子濃度的變化。
• 鉀離子 (K⁺)：鉀離子主要負責動作電位的再極化階段，其細胞內濃度相對較高，細胞外濃度較低，維持了靜息膜電位。細胞內鉀離子濃度的劇烈變化會影響靜息膜電位，但不是直接引起收縮的關鍵。
• 鈣離子 (Ca²⁺)：鈣離子是心肌收縮的關鍵觸發離子。

此題考查房室結 (AV node) 的功能及其電傳導延遲 (AV delay) 的生理意義。

房室結位於心房和心室之間，是電信號從心房傳遞到心室的唯一通路。房室結的特點是其電傳導速度相對較慢，這個延遲 (AV delay) 是心臟電生理傳導中的一個重要環節。

AV delay 的主要生理功能是確保心房收縮完成後，血液能夠充分地流入心室，然後心室才開始收縮。如果心房和心室的收縮同步進行，血液將無法有效地從心房輸送到心室。

此題考查血液循環中壓力梯度的變化。平均動脈壓 (mean arterial pressure, MAP) 是驅動血液循環的主要壓力。

血液從心臟 (左心室) 出發，經過大動脈，然後分支到小動脈，再到微血管，最後進入靜脈系統，回到心臟。在壓力方面，壓力從高到低，形成壓力梯度，驅動血液流動。

分析各血管區段的壓力下降情況：
(A) 主動脈及大動脈系統：血液從左心室射入主動脈時壓力最高。在大動脈中，由於血管彈性，壓力會有所下降，但下降幅度相對較小。
(B) 靜脈系統：靜脈系統的壓力非常低，接近於零。從微血管進入靜脈後，壓力會急劇下降。
(C) 微血管系統：微血管是血液與組織之間進行物質交換的主要場所。在微血管的起始端 (動脈端)，壓力仍然相對較高，但隨著血液流過微血管，壓力會顯著下降，這有利於物質從血液滲透到組織間液。
(D) 小動脈系統：小動脈是主要的阻力血管，它們通過調節血管的收縮和舒張來控制血壓和血流。

此題考查自主神經系統對血管平滑肌的調節，特別是α和β腎上腺素受體的作用。

血管平滑肌的收縮和舒張受到交感神經和副交感神經的調節。

• 交感神經：主要通過釋放去甲腎上腺素 (norepinephrine) 和腎上腺素 (epinephrine) 來作用於血管。
  • α1 腎上腺素受體 (α1 adrenergic receptor)：主要分佈在大多數小動脈和靜脈的平滑肌上。當去甲腎上腺素或腎上腺素與 α1 受體結合時，會引起血管收縮，增加外周阻力，從而升高血壓。
  • β2 腎上腺素受體 (β2 adrenergic receptor)：主要分佈在骨骼肌血管、冠狀動脈血管和支氣管平滑肌上。

此題考查血流與血管半徑的關係，通常依據 Poiseuille's Law (泊肅葉定律)。

Poiseuille's Law 描述了在層流 (laminar flow) 條件下，通過圓柱形管道的流體流量 (Q) 與管道的壓力差 (ΔP)、管道半徑 (r) 的四次方以及管道長度 (L) 和流體黏度 (η) 的關係：
$Q = \frac{\pi \cdot r^4 \cdot \Delta P}{8 \cdot \eta \cdot L}$

在此公式中，血流量 (Q) 與血管半徑 (r) 的四次方成正比。即 $Q \propto r^4$。

此題考查周邊靜脈系統的血液儲存和調節機制。

靜脈系統是人體最大的血液儲存庫，大約有 60-70% 的總血量儲存在靜脈中。

分析選項：
(A) 與動脈系統平均分配體循環一半血液體積：這是不正確的。雖然靜脈儲存大量血液，但通常靜脈系統中儲存的血液量遠大於動脈系統，大約是動脈系統的 2-3 倍，而非平均分配一半。
(B) 可因交感神經活性增強而上升：交感神經興奮會引起血管收縮，包括靜脈的收縮。靜脈收縮會將儲存在靜脈中的血液推向動脈系統，增加回心血量，從而使靜脈腔內的血液量相對減少，但這會導致回心血量上升，進一步影響心臟輸出。不過，題目問的是「血液量變化」，如果指靜脈本身的儲存量，交感神經興奮會導致靜脈收縮，將血液推往其他地方，所以靜脈本身的儲存血液量會下降。但若指「回心血量」因為靜脈收縮而上升，那可以說是由於靜脈的調節。這裡的敘述可能有些模糊。但通常理解為「靜脈本身的儲存量」的話，交感神經興奮會使靜脈收縮，減少靜脈內的血液量。

此題考查壓力感受器反射 (baroreceptor reflex) 的相關知識，找出敘述錯誤的選項。

壓力感受器反射是一種重要的血壓調節機制，主要由壓力感受器 (baroreceptors) 介導。

• 壓力感受器 (Baroreceptors)：這些是位於大動脈 (主動脈弓) 和頸動脈 (頸動脈竇) 壁內的機械感受器。它們對血管壁的牽張敏感，當血壓升高時，血管壁被牽張，壓力感受器興奮；當血壓降低時，血管壁牽張減弱，壓力感受器興奮性降低。
• 傳入神經 (Afferent pathways)：來自主動脈弓的壓力感受器信號通過迷走神經 (vagus nerve) 傳入中樞神經系統；來自頸動脈竇的壓力感受器信號通過舌咽神經 (glossopharyngeal nerve) 傳入。
• 中樞整合 (Central integration)：這些信號傳入延腦 (medulla oblongata) 的孤束核 (nucleus tractus solitarius, NTS)。NTS 是壓力感受器反射的主要整合中心。
• 傳出神經 (Efferent pathways)：NTS 發出信號調節自主神經系統的活動。
  • 當血壓升高時，NTS 會抑制交感神經系統，同時興奮副交感神經系統。

核心觀念

蛋白質類賀爾蒙通常具有親水性，無法自由穿過細胞膜，因此其受器位於細胞膜表面。蛋白質類賀爾蒙與膜受器結合後，會活化細胞內的第二訊息傳遞系統，例如：

• $cAMP$
• $IP_3／DAG$
• $Ca^{2+}$
• 受器型酪胺酸激酶所引發的磷酸化級聯反應

此外，蛋白質類賀爾蒙通常會先在分泌細胞內合成，經高基氏體加工後，儲存於分泌囊泡中，受到刺激時再以胞吐作用釋放。

解題方法

判斷蛋白質類賀爾蒙的三項典型特徵：

1. 是否儲存於分泌細胞內？
2. 受器位於細胞內或細胞膜？
3. 是否透過第二訊息傳遞者產生作用？

蛋白質類賀爾蒙的標準特徵為：

$$\text{可儲存於分泌囊泡} \quad+\quad \text{膜受器} \quad+\quad \text{第二訊息傳遞}$$

因此只有「需藉由第二訊息傳遞者傳遞訊息」正確。

選項分析

(A) 不會儲存於該分泌細胞中

錯誤。蛋白質類賀爾蒙通常可儲存於分泌細胞的分泌囊泡內，待受到神經刺激、其他賀爾蒙或體液因素刺激後，再經胞吐作用釋放。

例如胰島素會儲存於胰臟 $\beta$ 細胞的分泌顆粒中。因此「不會儲存」並非蛋白質類賀爾蒙的特性。

此題考查荷爾蒙在血液中的運輸方式。根據荷爾蒙的化學結構，它們在血液中的運輸方式有所不同。

主要有兩類荷爾蒙：

1. 水溶性荷爾蒙 (Water-soluble hormones)：包括胜肽荷爾蒙 (peptide hormones) 和兒茶酚胺 (catecholamines)。它們在血液中溶解度高，通常以游離形式運輸，不需要攜帶蛋白。例如：胰島素 (insulin)、生長激素、催乳素 (prolactin)、副甲狀腺素 (parathyroid hormone)、腎上腺髓質激素 (epinephrine, norepinephrine) 等。

此題考查胺類荷爾蒙 (amine hormones) 的分類。胺類荷爾蒙是由單個胺基酸衍生的荷爾蒙。

主要的胺類荷爾蒙包括：

1. 兒茶酚胺 (Catecholamines)：由酪氨酸 (tyrosine) 衍生，包括腎上腺素 (epinephrine)、去甲腎上腺素 (norepinephrine) 和多巴胺 (dopamine)。

核心觀念

血鈣下降時，身體的反應有先後順序：

1. 副甲狀腺主細胞表面的鈣感受受體（CaSR）偵測到游離鈣下降，數秒到數分鐘內就增加 PTH 分泌——這是最先、最快的反應。
2. PTH 作用於骨骼（釋出鈣）與腎臟（遠曲小管增加鈣再吸收），並刺激腎臟近曲小管的 1α-hydroxylase，生成 1,25-(OH)₂-D₃。
3. 1,25-(OH)₂-D₃ 經由核受體調控基因表現，數小時到數天後才增加小腸的鈣吸收。

題目所說「血鈣低於正常值」，指的就是這個調節情境。

選項分析

此題考查腎上腺髓質 (adrenal medulla) 的主要分泌物。

腎上腺分為兩個主要部分：腎上腺皮質 (adrenal cortex) 和腎上腺髓質 (adrenal medulla)。

• 腎上腺皮質 分泌三種類型的類固醇荷爾蒙：
  • 鹽皮質素 (mineralocorticoids)，如醛固酮 (aldosterone)，主要調節鈉和鉀的平衡。
  • 糖皮質素 (glucocorticoids)，如皮質醇 (cortisol)，主要調節糖代謝、應激反應等。
  • 性激素 (androgens)，如雄烯二酮 (androstenedione)。
• 腎上腺髓質 是神經組織的延伸，主要分泌兩種類型的兒茶酚胺 (catecholamines)：
  • 腎上腺素 (epinephrine, adrenaline)

此題考查不同荷爾蒙對蛋白質代謝的影響，特別是促進蛋白質分解 (catabolism) 的作用。

蛋白質代謝是合成 (anabolism) 和分解 (catabolism) 的平衡。

• 促進蛋白質合成 (Anabolism)：
  • 胰島素 (Insulin)：促進葡萄糖和氨基酸進入細胞，促進蛋白質合成。
  • 生長激素 (Growth hormone, GH)：促進蛋白質合成，尤其是在骨骼和肌肉。
  • 性激素 (Sex hormones)，如睾酮 (testosterone)：促進蛋白質合成，具有雄激素作用。
• 促進蛋白質分解 (Catabolism)：

此題考查下視丘-腦下垂體-靶腺體軸 (hypothalamus-pituitary-target gland axis) 的調控機制。

下視丘 (hypothalamus) 通過釋放調節荷爾蒙 (releasing hormones) 或抑制荷爾蒙 (inhibiting hormones) 來調節腦下垂體 (pituitary gland) 的功能，而腦下垂體又通過分泌促荷爾蒙 (tropic hormones) 來調節其靶腺體 (target gland) 的分泌。

我們來分析各選項：
(A) Melatonin (褪黑激素)：主要由松果體 (pineal gland) 分泌。松果體的活動受光線週期的影響，而下視丘的視交叉上核 (suprachiasmatic nucleus, SCN) 在調節晝夜節律方面起作用，間接影響褪黑激素的分泌。但褪黑激素本身並非由下視丘-腦下垂體軸直接調控。
(B) Aldosterone (醛固酮)：主要由腎上腺皮質 (adrenal cortex) 的球狀帶 (zona glomerulosa) 分泌。醛固酮的分泌主要受腎素-血管張力素-醛固酮系統 (RAAS) 的調節，也受到血鉀濃度的影響。

此題考查影響食慾的荷爾蒙。

• 促進食慾 (orexigenic)：
  • 飢餓素 (Ghrelin)：由胃分泌，是目前已知最強的促進食慾的荷爾蒙。它在空腹時分泌增加，刺激下視丘，引起飢餓感。
  • 腦內的神經胜肽，如 NPY (neuropeptide Y) 和 AgRP (agouti-related peptide)。
• 抑制食慾 (anorexigenic)：
  • 瘦素 (Leptin)：由脂肪細胞分泌，作用於下視丘，抑制食慾，促進能量消耗。

此題考查懷孕期間分泌增加的荷爾蒙。

懷孕期間，胎盤會分泌多種荷爾蒙，同時母體也會產生相應的荷爾蒙變化，以維持妊娠和胎兒發育。

• 人類胎盤催乳素 (Human placental lactogen, hPL)：由胎盤分泌，其濃度隨著懷孕週數的增加而顯著升高，在懷孕晚期達到最高峰。hPL 具有類似生長激素和催乳素的作用，影響母體的代謝，並促進乳腺發育。
• 孕酮 (Progesterone)：由卵巢黃體和胎盤分泌。在懷孕初期，黃體是主要來源；

此題考查晝夜節律 (circadian rhythm) 對荷爾蒙分泌的影響，特別是與睡眠相關的荷爾蒙。

• 皮質醇 (Cortisol)：皮質醇的分泌具有明顯的晝夜節律。通常，皮質醇水平在清晨 (約 6-8 AM) 最高，然後逐漸下降，在傍晚和夜間最低。因此，在晚上 9 點、10 點、午夜 12 點，皮質醇的分泌都處於較低水平，並且不會隨著時間推移而增加。
• 褪黑激素 (Melatonin)：褪黑激素的分泌受光線影響，在黑暗環境下分泌增加，有助於引導睡眠。通常，褪黑激素的分泌在夜間開始增加，並在午夜左右達到高峰，然後在清晨逐漸下降。因此，相比於晚上 9 點或 10 點，在午夜 12 點，褪黑激素的分泌會增加。

此題考查週邊神經系統感覺傳導速度的差異。感覺傳導速度與神經纖維的類型、直徑和髓鞘化程度有關。

感覺神經纖維根據其直徑、髓鞘化程度和傳導速度，通常分為 Aα, Aβ, Aγ, Aδ 和 C 類。

• Aα 和 Aβ 纖維：直徑最大，髓鞘化程度最高，傳導速度最快。它們主要負責傳輸本體感覺 (proprioception)、觸覺 (touch) 和壓力 (pressure) 等感覺。
• Aδ 纖維：直徑中等，髓鞘化程度較 Aβ 低，傳導速度較快，但比 Aβ 慢。它們主要負責傳輸初級痛覺 (first pain) 和冷覺 (cold sensation)。
• C 纖維：直徑最小，無髓鞘化，傳導速度最慢。

此題考查鈉-葡萄糖協同轉運蛋白 (Na⁺/glucose cotransporter) 的作用機制及其對細胞膜電位的影響。

Na⁺/glucose cotransporter 是一種利用鈉離子濃度梯度來將葡萄糖運輸進入細胞的轉運蛋白。這個過程是協同運輸 (cotransport)，即鈉離子和葡萄糖同時被運輸到細胞內。
這個轉運依賴於細胞外鈉離子濃度高於細胞內。當細胞外鈉離子濃度升高時，鈉離子進入細胞的驅動力增大，從而可以攜帶更多的葡萄糖進入細胞。因此，要增加葡萄糖的吸收，需要升高胞外的鈉離子濃度。

接下來分析細胞膜電位的變化。
當胞外鈉離子濃度升高時，更多的鈉離子會通過 cotransporter 進入細胞。鈉離子是帶正電的陽離子。

此題考查興奮性細胞 (excitable cells) 的基本特徵，即產生動作電位 (action potential) 的能力。興奮性細胞包括神經元和肌細胞。

產生動作電位的關鍵在於細胞膜上存在電壓門控離子通道 (voltage-gated ion channels)，特別是電壓門控鈉離子通道 (voltage-gated Na⁺ channels) 和電壓門控鉀離子通道 (voltage-gated K⁺ channels)。

動作電位的產生過程大致如下：

1. 去極化 (Depolarization)：當細胞受到刺激，膜電位向正值移動。這通常是由於電壓門控鈉離子通道打開，鈉離子快速內流，導致細胞內正電荷增加。
2. 動作電位峰值 (Overshoot)：膜電位變得相對較正。
3. 再極化 (Repolarization)：鈉離子通道失活，同時電壓門控鉀離子通道打開，鉀離子外流，使細胞膜電位恢復到負值。
4. 超極化 (Hyperpolarization)：鉀離子通道關閉延遲，導致鉀離子過度外流，膜電位暫時比靜息膜電位更負。

因此，電壓門控鈉離子通道是產生動作電位去極化階段的關鍵。沒有鈉離子通道，就無法快速的去極化，也就無法產生典型的動作電位。

此題考查肌肉收縮時，肌肉紡錘體 (muscle spindle) 和高爾基腱器官 (Golgi tendon organ, GTO) 的活動變化。

• 肌肉紡錘體 (Muscle Spindle)：
  • 位於肌肉內部，感知肌肉長度的變化。
  • 由梭內肌纖維 (intrafusal fibers) 和感覺神經末梢組成。
  • 當肌肉被牽張時，紡錘體被拉長，感覺神經元興奮，傳遞肌肉長度的信息。
  • 當肌肉收縮時，梭內肌纖維也會收縮（受 γ 運動神經元支配），以維持紡錘體在不同肌肉長度下都能感知長度變化。
  • 在肌肉收縮時，特別是主動收縮，肌肉紡錘體的感覺神經傳入信號的活性通常會「相對減弱」，因為肌肉收縮本身並非由紡錘體引起的，而且其主要功能是感知被動牽張。

此題考查快速動眼睡眠 (Rapid Eye Movement, REM sleep) 的神經化學基礎，特別是與 REM 睡眠起始和維持相關的神經遞質。

REM 睡眠的特點是快速眼動、肌肉弛緩、夢境活躍、腦電活動類似清醒狀態。其發生與腦幹特定區域的神經元活動有關。

• 膽鹼能神經元 (Cholinergic neurons)：腦幹的 pontine reticular formation (橋腦網狀結構) 中存在大量膽鹼能神經元，它們在 REM 睡眠期間活性顯著增加。這些神經元的興奮被認為是 REM 睡眠啟動和維持的關鍵因素之一。

此題考查大腦皮質不同區域的功能，特別是與抽象思考、規劃和決策相關的功能。

• 額葉 (Frontal cortex)：額葉是大腦皮質中最大的部分，負責高級認知功能，包括執行功能 (executive functions)，如規劃、決策、判斷、抽象思考、解決問題、工作記憶、行為控制、目標導向行為等。額葉的前部，尤其是前額葉皮質 (prefrontal cortex)，與這些複雜的認知功能密切相關。

此題考查與情緒反應、恐懼和自主神經反應相關的腦部結構。

• 杏仁核 (Amygdala)：杏仁核是大腦邊緣系統 (limbic system) 的重要組成部分，在處理情緒，特別是恐懼、焦慮和威脅性刺激方面起核心作用。當聽到汽車喇叭聲（一個可能引發警覺或恐懼的聲音）時，杏仁核會被激活，進而引發一系列生理反應，如雞皮疙瘩、心率加快、血壓升高、流冷汗等。
• 下視丘 (Hypothalamus)：下視丘是自主神經系統 (autonomic nervous system) 和內分泌系統 (endocrine system) 的主要調控中心。它接收來自杏仁核等邊緣系統結構的情緒信號，並通過自主神經系統（交感神經和副交感神經）和內分泌系統（如釋放 ACTH 刺激腎上腺髓質分泌腎上腺素）來引發相應的生理反應，如雞皮疙瘩、流冷汗、心率改變等。
• 海馬回 (Hippocampus)：海馬回主要與記憶的形成和鞏固有關，特別是情景記憶 (episodic memory)。

此題考查睡眠週期的神經基礎，特別是調控晝夜節律和睡眠-覺醒週期的關鍵結構。

• 視丘下核 (Suprachiasmatic nucleus, SCN)：位於下視丘，是人體主要的生物鐘 (biological clock)，負責調控晝夜節律。SCN 接收來自視網膜的光信號，並將這些信號傳遞到下視丘的其他區域，進而影響全身的生理節律，包括睡眠-覺醒週期。
• 腦幹 (Brainstem)：腦幹的網狀結構 (reticular formation) 在維持覺醒和調節睡眠狀態方面起重要作用。其中，REM 睡眠的啟動與腦幹的特定區域（如 pontine reticular formation）有關。
• 大腦皮質 (Cerebral cortex)：皮質的活動模式在不同睡眠階段 (如 REM 和 NREM 睡眠) 有所不同，反映了睡眠的狀態。
• 視丘 (Thalamus)：視丘是感覺信息進入大腦皮質的關鍵中繼站。

此題考查鈉離子通道 (Na⁺ channel) 的活化速度對動作電位的影響。

動作電位的產生是通過電壓門控鈉離子通道的快速開放和關閉，以及電壓門控鉀離子通道的開放。
動作電位的上升階段 (rising phase) 主要由鈉離子內流驅動，其速度取決於鈉離子通道的開放程度和速度。
動作電位的峰值 (peak value) 也與鈉離子內流的程度有關，但同時也受到鉀離子外流的影響。

如果藥物將鈉離子通道的活化速度減半，這意味著鈉離子通道打開的速度變慢。

• 上升速率 (upstroke velocity)：由於鈉離子通道打開變慢，鈉離子內流量將減少，導致動作電位的上升階段速

此題考查細胞外離子濃度變化對靜息膜電位 (resting membrane potential) 的影響。

靜息膜電位主要由細胞膜對不同離子的通透性以及細胞內外離子的濃度梯度決定。根據 Nernst 方程式和 Goldman-Hodgkin-Katz (GHK) 方程式，離子濃度梯度的變化會影響膜電位。

靜息膜電位主要由細胞外鉀離子濃度和細胞膜對鉀離子的通透性決定。細胞膜對鉀離子的通透性遠大於對鈉離子的通透性，因此鉀離子的濃度梯度對靜息膜電位的影響最大。

• 細胞外鉀離子 (K⁺)：靜息膜電位接近於鉀離子的平衡電位 ($E_K$)。細胞外鉀離子濃度升高會使 $E_K$ 升高（變得不那麼負），導致膜電位去極化（變得更正）。細胞外鉀離子濃度減半會使 $E_K$ 降低（變得更負），導致膜電位超極化（變得更負）。濃度加倍或減半，對膜電位的影響最大。

此題考查菊糖 (inulin) 作為測量腎小球過濾率 (GFR) 的指標的特性，找出不符合的特點。

菊糖是一種多醣，具有以下特性，使其成為測量 GFR 的理想物質：

1. 在腎小球被自由過濾 (Freely filtered at the glomerulus)：菊糖的分子量較小，可以自由通過腎小球的濾過膜，進入原尿。 (對應選項 D)
2. 在腎小管不被重吸收 (Not reabsorbed by the renal tubules)：一旦菊糖被過濾到腎小管，它不會被腎小管細胞重新吸收回血液。
3. 在腎小管不被分泌 (Not secreted by the renal tubules)：菊糖也不會被腎小管細胞分泌到原尿中。

此題考查影響腎臟血流和腎小球過濾率 (GFR) 的因素。淨超過濾壓力 (net ultrafiltration pressure, Puf) 是決定 GFR 的關鍵因素之一，它等於腎小球毛細血管壓力 (glomerular capillary pressure, Pgc) 減去膠體滲透壓 (colloid osmotic pressure, Pbc) 和腎小囊壓力 (Bowman's capsule pressure, Pbc)。

$P_{uf} = P_{gc} - (P_{oncotic\_capsule} + P_{bc})$

腎臟血流和 GFR 主要受入小動脈 (afferent arteriole) 和出小動脈 (efferent arteriole) 的血管張力和血壓影響。

分析選項：
(A) 第二型血管張力素 (Angiotensin II)：Angiotensin II 是一種強效的血管收縮劑。它主要收縮出小動脈 (efferent arteriole)，並且對入小動脈 (afferent arteriole) 的作用較弱。
- 對腎臟血流 (Renal blood flow, RBF)：Angiotensin II 收縮出小動脈，會增加腎小球毛細血管內的壓力 (Pgc)，但同時也會增加外周阻力，可能導致全身血壓下降，從而影響 RBF。在某些情況下，Angiotensin II 的收縮作用可能導致 RBF 下降。
- 對 GFR (淨超過濾壓力 Puf)：Angiotensin II 收縮出小動脈，會顯著增加腎小球毛細血管壓力 (Pgc)。即使 Pgc 升高，如果 Angiotensin II 對入小動脈的收縮作用較弱，那麼 Puf 和 GFR 會升高。Angiotensin II 的主要作用是維持 GFR 在血壓下降時，通過收縮出小動脈來維持。
- 因此，Angiotensin II 升高 Pgc，可能升高 Puf 和 GFR，但對 RBF 的影響複雜，可能降低。

此題考查腎小管各段對水分的重吸收能力。

• 近端腎小管 (Proximal tubule)：近端腎小管是水分重吸收的主要場所。大約 65% 的濾過水在這裡被重吸收。這種重吸收是等滲透性的，即水和溶質（如鈉、葡萄糖、氨基酸、氯化物等）同時被重吸收，因此原尿的滲透壓在近端腎小管末端與血漿相同。
• 亨式管 (Loop of Henle)：亨式管在水分重吸收中也扮演重要角色，特別是在形成尿液的濃縮梯度方面。升支亨式管是水不通透的，而降支亨式管是水通透的。通過髓質間質的滲透壓梯度，水被動地從降支亨式管重吸收，大約 15% 的濾過水在此被重吸收。

此題考查葡萄糖在小腸吸收和腎小管重吸收的機制。

• 小腸吸收葡萄糖: 主要發生在小腸的絨毛細胞。葡萄糖通過兩種轉運蛋白進入絨毛細胞：

  • SGLT1 (Sodium-glucose cotransporter 1)：位於小腸絨毛頂膜 (apical membrane)，是一種繼代主動運輸 (secondary active transport)，利用鈉離子梯度將葡萄糖從腸腔運輸到細胞內。
  • GLUT2 (Glucose transporter 2)：位於小腸絨毛基底外側膜 (basolateral membrane)，是一種促進性擴散 (facilitated diffusion) 的轉運蛋白，將葡萄糖從細胞內運輸到血液。
    因此，選項 (A) 是正確的。

• 腎小管重吸收葡萄糖: 腎小管細胞也會重吸收葡萄糖，以防止其隨尿液排出。

  • 近端腎小管 (Proximal tubule)：近端腎小管是葡萄糖重吸收的主要部位。
    • 頂膜 (apical membrane)：主要利用 SGLT2 (Sodium-glucose cotransporter 2) 進行葡萄糖的重吸收，SGLT2 的葡萄糖轉運能力比 SGLT1 更強。

核心觀念

腎臟自體調節是指在平均動脈壓約 $80\text{–}180\ \mathrm{mmHg}$ 的範圍內，腎臟能透過局部機制，使腎血流量（renal blood flow, RBF）與腎小球過濾率（glomerular filtration rate, GFR）維持相對穩定。

腎小球過濾率主要取決於：

$$GFR=K_f\left(P_{GC}-P_{BS}-\pi_{GC}+\pi_{BS}\right)$$

其中，入球小動脈與出球小動脈的阻力改變，會影響腎小球毛細血管壓力 $P_{GC}$，進而改變 GFR。

腎臟自體調節的主要機制包括：

1. 入球小動脈血管平滑肌的肌源性反應
2. 緻密斑所媒介的腎小管－腎小球回饋
3. 局部血管活性物質，包括腺苷等，對入球小動脈的調節

解題方法

判斷各選項是否屬於「腎臟自體調節」的局部機制，並特別注意腎素—血管張力素系統中各細胞與各物質的來源。

腎臟自體調節主要是維持腎血流與 GFR 的穩定，因此與入球小動脈、緻密斑及局部腺苷作用有關。若選項將某物質的來源或作用細胞寫錯，即為不相關或錯誤敘述。

選項分析

(A) 入小動脈的血管平滑肌細胞

正確。

這是腎臟自體調節中的肌源性機制。當全身血壓升高時，入球小動脈管壁受到牽張，血管平滑肌細胞會反射性收縮，使入球小動脈阻力增加，避免腎小球毛細血管壓力過度上升，維持 GFR 穩定。

當血壓下降時，牽張減少，入球小動脈平滑肌放鬆，腎血流量得以維持。

(B) 遠端腎小管的緻密斑

正確。

緻密斑位於遠端腎小管，負責感測管腔液中的氯化鈉濃度，參與腎小管－腎小球回饋。

核心觀念

本題考查腸胃道反射的「刺激來源、作用部位、運動型態及反射弧長短」。

• 短反射弧：反射完全在腸壁內完成，主要經由腸神經系統（enteric nervous system, ENS），不必經過中樞神經系統。
• 長反射弧：感受器接受刺激後，訊息經由迷走神經或脊髓自主神經傳遞，再回到腸胃道產生反應。
• 蠕動反射：腸壁受到撐張後，局部產生「近端收縮、遠端舒張」，推動腸內容物前進，屬於典型短反射。
• 胃迴腸反射：胃部進食或擴張後，促進迴腸運動並使迴盲括約肌放鬆。
• 胃腸反射：胃壁擴張後，促進小腸運動。
• 直腸胃反射：直腸擴張或排便相關刺激，會影響胃部活動，並非造成胃至迴腸的移行性複合波。

解題方法

逐一檢查各選項描述的三件事：

1. 反射的刺激來源是否正確；
2. 產生的腸胃道反應是否正確；
3. 反射弧長短是否符合其神經傳導路徑。

其中，若選項把「移行性複合波」描述成由排便所引起，應特別注意。移行性複合波是空腹期間由胃向小腸傳播的週期性運動型態，主要與腸胃道的生理節律及 motilin 有關，不能直接等同於直腸胃反射。

選項分析

(A) 錯誤

直腸胃反射是直腸受到擴張或排便刺激後，經長反射弧影響胃部活動的反射，並不是「排便引起胃至迴腸的移行性複合波」。

此題考查消化道中對胜肽 (peptides) 的分解能力。

• 口腔 (Oral cavity)：口腔缺乏分解胜肽的酶。唾液中含有唾液澱粉酶 (salivary amylase) 分解碳水化合物，以及少量唾液脂肪酶 (lingual lipase) 分解脂肪，但沒有分解胜肽的酶。
• 胃腔 (Gastric lumen)：胃壁細胞分泌的胃酸 (HCl) 可以使蛋白質變性，並為胃蛋白酶 (pepsin) 提供酸性環境。胃蛋白酶是一種內肽酶，可以在酸性條件下將蛋白質分解成較小的胜肽。

此題考查引起胃潰瘍 (gastric ulcer) 的主要病原體。

• 幽門螺旋桿菌 (Helicobacter pylori, H. pylori)：H. pylori 是一種細菌，廣泛存在於人類胃黏膜中。它被證實是慢性胃炎、消化性潰瘍（包括胃潰瘍和十二指腸潰瘍）以及胃癌的主要致病因素。H. pylori 通過分泌尿素酶 (urease) 產生氨，中和胃酸，並通過其他機制損害胃黏膜屏障，引起炎症和潰瘍。

此題考查膽酸 (bile acid) 的來源、代謝和循環。

• 合成來源：膽酸是由肝臟利用膽固醇合成的。 (選項 A 正確)
• 結合態：在肝臟中，膽酸會與甘胺酸 (glycine) 或牛磺酸 (taurine) 結合，形成結合膽汁酸 (conjugated bile acids)，如甘膽酸 (glycocholic acid) 和牛磺膽酸 (taurocholic acid)。這些結合態膽汁酸的溶解度更高，更有利於乳化脂肪。 (選項 C 正確)

核心觀念

本題考查胃泌素（gastrin）的來源、分泌刺激因素與抑制因素。

胃泌素主要由胃幽門竇的 G 細胞分泌，進入血液後作用於胃壁細胞與腸嗜鉻樣細胞，促進胃酸分泌。其主要刺激因素包括：

• 胃內蛋白質消化產物，如胺基酸與寡肽
• 胃壁擴張
• 迷走神經刺激，主要透過胃泌素釋放胜肽（GRP）作用於 G 細胞

體抑素（somatostatin）則會抑制胃泌素分泌，形成負回饋調節。

解題方法

題目問的是「刺激胃泌素分泌的機制」，判斷重點是：

1. 找出胃泌素的分泌細胞。
2. 判斷各選項所述物質是直接刺激、間接刺激，還是抑制胃泌素。
3. 特別注意迷走神經刺激胃泌素時，主要介質是 GRP，而不是乙醯膽鹼。

蛋白質進入胃內後，經胃蛋白酶分解產生胺基酸與寡肽，這些物質可直接刺激幽門竇 G 細胞，使胃泌素分泌增加。因此，寡肽是本題符合「刺激機制」的選項。

選項分析

(A) 胃泌素由胃幽門的 G 細胞分泌

胃泌素確實主要由胃幽門竇的 G 細胞分泌，這項敘述本身正確。