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科學家們經由一連串實驗的抽絲剝繭，發現動作電位的產生，與神經細胞膜上的離子通道開啟或關閉有密不可分的關係。 真核細胞（植物、動物、真菌、黏菌、原生動物及藻類）的結構宛如一個有秩序的工廠，其由細胞膜、細胞質及許多複雜的胞器所組成。細胞膜的厚度約6~10奈米（nm）厚，主要由磷脂質及蛋白質構成的雙層結構，亦具有與磷脂質或蛋白質相連結的碳水化合物結構。