除了調(diào)制膜電位以外，電磁場對神經(jīng)組織可能還有其他的物理效應(yīng)。急性作用可能有：Ca2+和一氧化氮（NO）內(nèi)流的增加，甚至腦的機械振動（vibration）。它們中的某些效應(yīng)可能有助于解釋有關(guān)的實驗事實。在影響神經(jīng)元功能方面，正弦波（sinusoidal）電場比直流電場更有效。低到0.7 mV/mm、60 Hz、作用10 s的電場，在其后的8 min內(nèi)可以漸進性地增加CA1的反應(yīng)，而與電場的朝向無關(guān)。這是一種很類似于直流電對活體皮層活動的長時程影響、對傳入串刺激所引起LTP的影響。重復(fù)給予交流電場，可以增加海馬腦薄片的興奮性，達到使它產(chǎn)生同步（癲癇性）爆發(fā)的程度。而且，這依賴于NMDA受體的激活，提示與由通常刺激引起的點燃（kindling）有相似之處，并可能在突觸可塑性如LTP中起作用［1］。

電場似乎可以誘導(dǎo)麻醉。20～5000 Hz的方波或正弦波作用于腦，可以允許做大手術(shù)，但這并非普遍的經(jīng)驗。猴的實驗研究顯示，約30 mV/mm的電場可使動物對感覺刺激不反應(yīng)。有貓的實驗顯示，3500～4500 Hz的電場既有麻醉作用，又有鎮(zhèn)痛作用；而較慢的頻率則僅有鎮(zhèn)痛作用。所用的電場強度足以改變神經(jīng)元的興奮性。正是這樣一個不尋常的現(xiàn)象，卻有相對直截了當(dāng)?shù)募毎麢C制［1］。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元一部分群體的活動，可以改變鄰近不活動成分的興奮性。其最早證據(jù)來自貓脊髓。通過刺激脊髓腹根，閾下逆向激活運動神經(jīng)元，可導(dǎo)致細胞內(nèi)負電位達數(shù)毫伏。當(dāng)細胞內(nèi)負電位耦合于另一個由細胞內(nèi)注入電脈沖的閾下激活時，可以引發(fā)一個動作電位。閾值的減少可達10%～15%，而且僅僅發(fā)生在同一運動神經(jīng)元池內(nèi)的神經(jīng)元上。效應(yīng)的時程很短，僅約1 ms，這與相互靠近軸突跨膜去極化所可引起的興奮性變化的時程相一致，也與以前所描寫過的毛特納細胞、浦肯野細胞的情況相一致。在那些情況下，由于減少了細胞外空間或增加了細胞外電阻，神經(jīng)元活性導(dǎo)致大的細胞外電位。在脊髓中，運動神經(jīng)元成簇，它們的胞體又在同一部位，它們的樹突在脊髓內(nèi)延伸相當(dāng)?shù)木嚯x，使得所產(chǎn)生的細胞外電流可以疊加起來。逆向刺激時，胞體提供了一個相對致密的電流匯，其相應(yīng)的電流源則在廣泛的樹突樹上面。像海馬、新大腦皮層這種具有片層狀排列的結(jié)構(gòu)，也即具有共同走向、神經(jīng)元作致密包裝的結(jié)構(gòu)，較之脊髓的運動神經(jīng)元池，可以提供更大的電場。它們可能提供產(chǎn)生電場效應(yīng)的材料。誘發(fā)的場電位可以達到10 mV/mm，這個數(shù)值已經(jīng)大于為調(diào)制海馬和新大腦皮層神經(jīng)元興奮性所需的電場強度；即使由膠質(zhì)細胞來緩沖鉀的穩(wěn)定電位梯度，也可達到＜4 mV/mm，這也可以調(diào)制神經(jīng)元的興奮性（細胞外電位梯度和細胞外鉀離子濃度的關(guān)系是0.3～2.2 mV/mmol/L）。沒有一種電場可能使神經(jīng)元從靜息電位（-65～-70 mV）達到它的閾值（-55 mV），但是當(dāng)有其他因素把神經(jīng)元推進到它的閾值附近時，這些電場就變成有意義的了。電場相互作用提供最后的推動，使神經(jīng)元產(chǎn)生鋒電位。關(guān)于無脊椎動物軸突假突觸相互作用的許多早期研究，在實驗條件下增加了神經(jīng)元的興奮性。這些研究經(jīng)常減少細胞外鈣，甚至用枸櫞酸鈉螯合鈣，從而增加軸突的興奮性，剝奪細胞膜上的電荷［1］。

還要討論一下神經(jīng)元對電刺激的敏感性。在這里討論電刺激敏感性是為了容易解釋當(dāng)神經(jīng)元之間有電場、電位差發(fā)生時，是否有可能刺激鄰近的神經(jīng)元。

在生理學(xué)實驗室里面常用電刺激，所用電流往往很大，它對于按照一定方向排列的神經(jīng)元素產(chǎn)生去極化效應(yīng)。多數(shù)電生理學(xué)教科書都講，通過雙極性電極刺激神經(jīng)干的單根軸突，電流會如何使神經(jīng)去極化并在陰極下使神經(jīng)興奮。在許多更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)如腦里面，電流流進去并刺激神經(jīng)元并非一目了然，對此必須加以仔細分析。刺激神經(jīng)組織時所用的電流，比某些生物學(xué)系統(tǒng)能夠產(chǎn)生的要大得多，然而電鰻是一個例外。腦所產(chǎn)生的微弱電流能造成一個細胞外電場，可達10 mV級。關(guān)鍵問題是，電場是否足夠大，是否能改變神經(jīng)元的特性［1］。

電場作用于傳導(dǎo)介質(zhì)，例如細胞外液，引起電流流動，電場梯度等于電流乘上一個常數(shù)，即特異比阻，如39℃時為56 Ω·cm。腦有不同的比阻，新大腦皮層的比阻估計約為260～360 Ω·cm。細胞外空間或“細胞外容積分?jǐn)?shù)”的估計值，可以用離子選擇性電極測定不透過標(biāo)記物而得到，這個分?jǐn)?shù)大約是0.17～0.22。腦組織是一個復(fù)雜的電復(fù)合體，因為神經(jīng)元有長的突起，它不是按隨機的方向排列，而且有大范圍的特征與尺度的不同。這就使得在不同位置、不同方向上進行測量時，在電導(dǎo)性方面具相當(dāng)程度的不均勻性及異向性。這種非均勻的電阻性是由于包圍細胞內(nèi)區(qū)隔的細胞膜的高電阻所造成的。在細胞外測量比阻依賴于幾個因素。第一個因素是組織被細胞外間隙所占據(jù)的比。細胞外電流大部分流過膠質(zhì)細胞的合胞體，考慮細胞外空間時應(yīng)考慮膠質(zhì)細胞。第二個因素是神經(jīng)元外空間的幾何形狀。比之排列成直的通道，如果它是彎曲的，比阻會高一點，這種區(qū)別曾被描寫為“彎曲因素”。第三，如果相對于其長度常數(shù)，神經(jīng)元素很長，則某些細胞外電流將會進入細胞內(nèi)空間，因此減少電流密度和比阻。后一種情況似乎相對不太重要，因為隨著記錄技術(shù)的提高，完整神經(jīng)元的估計電緊張常數(shù)在縮短。在神經(jīng)纖維束以及某些腦區(qū)，神經(jīng)元素的排列有共同的走向和彎曲因素，以及部分的細胞內(nèi)電流通路，使得比阻可以隨排列方向而變異，即是異向性的，因而在神經(jīng)的軸向，其電阻低，在大腦皮層灰質(zhì)，可以低到橫向的1/10。局部細胞外空間的減少，加上彎曲性的增加，使得大鼠海馬致密包裝的細胞體這一層的比阻增加，增加的比阻可以比鄰近神經(jīng)組織高一倍以上。這種效應(yīng)在海馬CA1區(qū)特別明顯，其細胞外容積的分量可低到0.12，而腦區(qū)的正常范圍是0.17～0.22，CA3是0.18，齒狀回顆粒細胞層是0.15，嚙齒類CA1區(qū)細胞體的緊密包裝可能是其原因。這或許是解釋CA1區(qū)產(chǎn)生非化學(xué)突觸同步化的一個因素［1］。

腦結(jié)構(gòu)對電場的敏感性如何，也成為一個公共衛(wèi)生方面的問題。社會上存在著爭論，電氣工人站在高壓電線上，以及手機個人用戶頻繁使用視頻顯示器（visual display unit，VDU），對人體是否有影響。毫無疑問，這兩種情況下的許多問題出自心理學(xué)和社會學(xué)的因素，而對于VDU來講是由于早期的文字處理機和辦公用具的人體工學(xué)設(shè)計不合理。然而一些簡單的制備例如腦薄片和無脊椎動物神經(jīng)元，它們對這些因素的靈敏度就不能歸之于上述機制了。因此產(chǎn)生了一種可能性，那就是，環(huán)境電場可以影響腦功能。測定一下分離神經(jīng)結(jié)構(gòu)對于電場影響的敏感度如何，這比較簡單，更復(fù)雜的是要測定環(huán)境電場誘導(dǎo)活體腦活動變化的電場強度，而且測量它們所導(dǎo)致的行為后果。如果采用活體麻醉的大鼠，用15和30 Hz的交流電電場，空間中有100 V/m的電場強度，則可以引起小但是明顯的自發(fā)性放電神經(jīng)元的同步，而50 Hz的不行。這些是英國電功率線的頻率范圍（power-line frequency in the United Kingdom）。曾經(jīng)估計，相應(yīng)于大鼠腦的有效電場為10-5 V/m，此數(shù)字遠小于可以調(diào)制離體神經(jīng)元活性的電場數(shù)值。更大一點的電場例如103 V/m，可引起對正常活動動物行為的可覺察效應(yīng)。被感覺到的這些效應(yīng)可能足夠大，比如頭發(fā)的機械運動，但可以排除由快速氣流流動所引起的行為反應(yīng)。這種電場強度接近于預(yù)計在腦內(nèi)產(chǎn)生毫伏/米級的電場，但即使如此，仍然低于離體實驗所發(fā)現(xiàn)的閾值，當(dāng)然仍須做直接測量真正電位梯度的實驗［1］。

由于對磁場和電場組成成分的頻率、調(diào)制、幅度和朝向等的組合沒有限制，因此對電場和磁場的生物效應(yīng)的分析變得復(fù)雜化了。電磁場可通過幾個物理學(xué)途徑影響組織，例如50～200 Hz范圍的電磁場可引起腦組織的機械振動、較低頻率的以及調(diào)制的射頻，可引起離體腦組織的鈣釋放；爆發(fā)性射頻輻射可引起培養(yǎng)小腦的一氧化碳（CO）釋放。最后，電磁場與健康的相關(guān)并不局限于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，文獻曾報道過電磁場對腫瘤、對細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、對免疫以及對松果體功能的影響，還有對外周神經(jīng)功能的影響。電磁場對于內(nèi)分泌特別是對于松果體的影響，可能對公共衛(wèi)生具有特殊的意義，例如臨床上抑郁癥發(fā)病的情況［1］。