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人体所在的内、外环境总是不断变化着，当环境发生变化时机体必须及时做出反应，调节其原来的功能状态，以适应环境的各种变化。因此，研究各种刺激与反应的关系也是生理学研究的一个重要范畴。
生理学上，将凡能引起机体发生反应的内、外环境变化统称为刺激。根据性质不同，刺激可分为物理（如电、声、光、机械、温度等）、化学（如酸、碱等各种化学物质）以及生物（如细菌、病毒、真菌）等类型。社会、精神、心理因素的变化作为刺激对人类健康的影响也愈来愈受到重视。刺激能否引起反应，与刺激的强度和刺激持续的时间以及强度对时间的变化率有关，刺激只有达到一定强度才能引起反应。如果刺激强度过大，或机体对刺激的反应过于强烈，都可能造成机体的损伤，导致疾病的发生。
机体受到刺激后所发生的某种功能活动的变化称为反应。反应包括兴奋和抑制两种形式。受到刺激时，如果使功能活动从无到有，或从弱到强即为兴奋；反之功能活动从有到无，或从强到弱即为抑制。
兴奋性是指组织或细胞接受刺激后发生反应的能力，是生命活动的基本特征之一。不同类型的细胞接受刺激发生反应时的外在表现形式不同，如肌细胞表现为机械收缩，腺细胞表现为分泌。随着电生理研究的深入，人们发现，神经细胞，肌细胞和部分腺细胞在受刺激后首先发生的共同反应是产生动作电位。因此，生理学中将这些能够产生动作电位的细胞称为可兴奋细胞，对可兴奋细胞而言，兴奋性又指细胞接受刺激后产生动作电位的能力，而兴奋则指细胞产生动作电位的过程。