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“去吧，皮卡丘！”，男主小智和绝招是「十万伏特」的皮卡丘用这句台词给我们留下了许多快乐的记忆。但它究竟是如何放电的呢？

网上曾流传一张关于皮卡丘的身体结构图：在它的耳朵上、脸上，以及身体肌肉下面有着大量的放电组织。

画图的作者甚至还对这些放电细胞是如何工作的进行了猜测：皮卡丘可以随意控制这些细胞中钠离子的流动，从而产生一个瞬间的电势差并引起强有力的电流。

我们都知道创作源于生活，所以今天，我们就来研究下皮卡丘是如何「借鉴」现实世界中放电生物的发电本领的。

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生物电

多年前，人类就发现动物体带电的事实。「生物电」并不是某种生物的专利，而是所有的细胞生物都会的一种功能。

举个最简单的例子：我们的神经冲动，就是通过电信号来进行传导的。

在静息状态下的神经细胞，由于细胞膜内外的离子浓度不同，呈现出膜内负电荷，膜外正电荷的状态，即「内负外正」。

当神经的某处受到刺激后，膜上的钠离子通道开放，钠离子大量内流，使得膜内的电位「变正」，形成「内正外负」。

于是刺激处的电位便于周围的内外膜电位形成了电位差，便产生了局部电流不断向外传播出去，一直传到神经的末梢。

对于我们人体而言，这些电位产生及变化的幅度不过都是mV（毫伏）级，但足以应对神经传导和肌肉收缩等生理功能。

电鳐

在自然界中，有少数种类的海洋生物将这种「生物电」充分利用在捕食和自卫上，最常见的就是电鳗、电鳐、电鲶等。

其中电力最强的是电鳗， 可达-V（伏），足以使人击晕甚至死亡。

电鳗主要栖息在南美洲的亚马逊河及奥里诺科河流域，生性昼伏夜出，以捕食小鱼为主。

达尔文的贝格尔号环球之旅

其实早在达尔文当年在贝格尔号的环球旅行中，就曾经研究过电鳗。他曾对电鳗进行解剖，发现这种鱼身体的80%空间被三个长得很像肌肉组织的器官所占据，而这些个器官实际上就是电鳗的发电组织，而它们也正是由肌肉组织所特化而成。

这些发电组织里面的发电细胞膜上特化了非常多的离子泵，尽管每个细胞受到刺激后只能产生约mV（毫伏）的电位变化，但是这些发电细胞却像是一个个串联起来的小电池，总共约-枚肌肉细胞薄片，串联起来的 电压可达数百伏特。

在中南美洲的某种电鳗，其发电电压甚至可以高达V（伏）。不过，电鳗不可随意使用「八百伏特」，因为电量的每一次释放都需要有一个「储备」的过程。

电鳗

电鳗平时在进行游动的时候，会发出一些试探性的双脉冲或者三脉冲电压，以探测附近是否有生物存在。

如果附近正好有一条可怜的小鱼，它可能就会被这个短暂的脉冲电压「惊得抖了一抖」，然而这马上就会被电鳗所感知，接下来电鳗就会对小鱼的方向使出高频高压的脉冲，直至把小鱼电得身体麻痹、无法动弹，此时便会只能任由电鳗的摆布，沦为盘中餐了。

电鳗的发电组织

如果皮卡丘也是遵循着这个发电模式的话，恐怕需要的发电细胞量要更多，每个细胞上的离子泵也要更多，而且这些细胞也应该是像电鳗一样由肌肉细胞特化并且紧密状排列以节省更多的空间。

还有一点是，电鳗等电鱼毕竟生活在河流、海洋等自然水环境中，而这些水里的导电性比在空气中要高，所以电鳗的「八百伏特」才能够轻易地对外使出。

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生物电会反噬吗？

那么问题来了，电鳗和皮卡丘为什么发电时不会 到自己？

1.电鳗

电鳗的身体其实就是一个个“电池”（特殊的肌肉细胞），近万个“小电池”串联起来，输出电压高达～V（伏）。它的头部是负极，尾部是正极，电流从尾部流向头部。

它生活的水环境本身就是电的相对良导体，当电鳗的头和尾触及敌体，或受到刺激时即可产生强大的电流，由于它整个身体表面绝缘性高，因此只能通过周围的液体环境，回到头部的负极。

电鳗的试探性脉冲识别活物与死物

因此，电鳗发出的高压电并不会流过自己，也就产生不了什么 。

但是，电鳗的放电过程是脉冲式的，并不能持续放电。这一点倒是和皮卡丘放电后变得虚弱，并且在一段时间内不能再使用绝招的状态有点相像。

这种脉冲式的放电方式，比如闪电，并不能严格的归为直流电或交流电的范围内。

电鳗的试探性脉冲与攻击性脉冲

2.皮卡丘

关于皮卡丘放电的简单说明就是：脸颊两边腮红形成电容+表皮正电荷富集+折线尾巴负电荷富集，产生高压，然后瞬间放电，最终击倒对手。

当皮卡丘需要放电时，都有情绪波动，皱眉毛，浑身带着电晕等现象，这是从产生电流到发电之间的升压过程。

神经系统开始释放 ，与放电细胞进行了化学反应后开始产生电量，电荷开始囤积和有规律的串联起来，正离子聚集到皮卡丘的左脸颊，负离子聚集到右脸颊，等待着结合后形成真正的电流。

放电命令到达后，正离子和负离子一起游离到心脏处结合成电离子，再回到两边脸颊释放出来，这样完整的放电过程就达成了。

皮卡丘的毛发可以有效的释放和收集游离在空气中被浪费掉的电离子，收集后储存进脸颊电容器，平时也可以依靠这个方法储存必要的电力和提取正常生活用的能量等。

这种设定，有效阻隔电流对自己皮肤身体的 ，原理可以参照修理电器时工人所穿的防护服。

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生物电的应用

在现实生活中，依据生物电的变化可以推知生理过程是否处于正常状态，如心电图、脑电图、肌电图等生物电信息的检测等。

反之，当把一定强度、频率的电信号输到特定的组织部位，则又可以影响其生理状态。

生物电在医学、仿生、信息控制、能源等领域被广泛应用，利用肌电实现随意动作的人机系统已成为必不可少的医疗方式。

如：在颈动脉设置血压调节器，则可调节病人的血压；用“心脏起搏器”可使一时失控的心脏恢复其正常节律活动；应用脑的电刺激术（EBS）可医治某些脑疾患；“机械手”、人造肢体等。

宇航中采用的“生物太阳电池”是利用细菌生命过程中转换的电能，提供了比硅电池效率高得多的能源。

可以预见生物电将会在不同领域不断开发其应用范围，让我们拭目以待吧！

资料来源：本篇文章部分文字，综合自网络

图片来源：hippopx

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