第4次课蛙神经干动作电位的引导及其传导速度的测定

第4次课蛙神经干动作电位的引导及其传导速度的测定一实验目的（一）、掌握蛙坐骨神经-胫腓神经标本的制备方法。（二）、掌握引导神经干复合动作电位和测定其传导速度的基本原理和方法。二相关知识（一）、兴奋及兴奋性的概念（二）、动作电位的潜伏期、动作电位时程和幅值1、动作电位：各种可兴奋细胞在受到刺激而兴奋时，可以在细胞膜静息电位的基础上发生一次短暂的，可向周围扩布的电位波动。这种电位波动称为动作电位。2、刺激伪迹：刺激伪迹是在电刺激的同时，记录电极所记录到的一个电位变化。它在动作电位之前出现，而且会随着刺激强度的增加而增大。伪迹是由于刺激电流沿神经干表面的电解质液体传导到记录电极下而被引导、放大出来的电信号。 由于电流的传导速度接近光速，所以刺激伪迹也几乎与刺激信号同时出现。伪迹可以作为刺激开始的时间标记，用来观 察潜伏期的长短。（三）、动作电位的传导局部电流的形式三本次实验的特点（一）、细胞外记录（二）、神经干的动作电位神经干是由许多粗细不等的有髓和无髓神经纤维组成的混合神经，故神经干动作电位与单根神经纤维的动作电位不同， 它是由许多神经纤维的动作电位合成的一种复合电位。其传导速度与组成该神经干的主要神经纤维有关，蛙类坐骨神经干中 以Aa类纤维为主，传导速度大约为3540 m/s，它并不能代表组成该神经干的每一单个神经纤维的传导速度，而是主要代 表了 Aa类神经纤维的传导速度。神经干动作电位是由多根神经纤维的动作电位复合而成。对于每根神经纤维其兴奋性都不 同，在一定范围内，较小的刺激能引起兴奋较高的少数神经纤维兴奋，所以动作电位的幅度较小；随着强度增加，能兴奋的神经纤维的数目也增加，所以神经干的复合动作电位增加，当所有神经纤维都兴奋后，动作电位的幅度就不会随着刺激强度的 增加而增加速度。四本实验的原理（一）、单根神经纤维动作电位的引导及其传导1、记录出了一个先升后降的双相动作电位的原理当神经纤维未受刺激时，膜外与电极所接触的两点之间没有电位差，所以两电极之间也无电位差存在， 扫描线为一水平基线。在神经干左端给予电刺激后，则产生一个向右传导的冲动（负电位），当冲动传到1电极（负电极）下方时，此处电位较 2处为低，产生了电位差，扫描线向上偏转，记录出一个向上的波形（在电生理实验中，为了便于观察，习惯上规定负波向上）。随后，冲动继续向右侧传导，离开 1电极传向2电极处。当它到达2电极（正电极）下方时，因 1电极处神经差不多已恢复到 原来的状态，于是2电极处又较1电极处为负，引起扫描线向下偏转，记录出一个向下的波形。这样，在神经冲动向右传导的 过程中，就记录出了一个先升后降的双相动作电位。负电极在前时，它首先记录到神经干表面由正变负的电位变化，经历了由正到负再到正的过程，因此记录出动作电位的上 相。当在后的正电极记录到这种同样的电位变化过程时，显示相反的情况，记录出动作电位的下相。如果互换正、负电极的位 置，则记录到先降后升的双相动作电位。2、双相动作电位的上、下两相幅值是不同的原因如果一对引导电极的正、负极比较靠近，其双相动作电位的上、下两相幅值是不同的。因为前一个电极引导出来的动作电 位要受到后一个引导电极极性的影响，会产生一定的抵消作用。由于神经干动作电位是一种复合动作电位，如果不同部位的神 经纤维粗细不同，则更会影响到动作电位的幅值。但如果一对引导电极的正、负极相距较远，排除神经纤维粗细不同的影响， 其动作电位的上、下两相幅值是相互不受影响的，也就是说应该是相同的。A. 双向动作电位由A B两点的单向动作电位叠加而成，但神经干单向动作电位是一非左右对称图形。因此，两图形叠加所形 成的双向动作电位也不对称。特点：第一相高，第二相低，第一相窄，第二相宽。（如图所示）B. 当A点兴奋时，B点尚未兴奋（-70mv-0），但由于记录电极之间的距离不够大，当 B点兴奋时，A点的兴奋还没有完全恢 复（20mv-70mv）,因此第一相高于第二相。C. A点神经纤维多于B点（次要原因）。（二）、神经干动作电位的引导及其传导五实验步骤（一）、制备蛙类坐骨神经-胫腓神经标本通过观看录象让学生学习制作方法（二）、连接实验装置注意电极的安装，正负不要接反。（三）、实验参数设置：参照 P78表6-1设置（四）、实验观察、记录和测量启动刺激器，逐渐增大刺激强度，确定阈刺激（阈强度）和最大刺激强度。调节刺激强度至图形最佳并记录双相动作电位。将通道1的引导电极的正、负极互换，观察波形的变化。夹伤1和2之间，记录单相动作电位六实验后处理（一）、打印出双相和单相动作电位的图谱（二）、列表6-2显示实验结果相关数值七注意事项（一）、备的标本尽可能长些，避免损伤。（二）、标本不能接触屏蔽盒或发生折返。（三）、制备标本时要经常向神经干滴加林格液，保持标本湿润，但屏蔽盒内不 可积液。（四）、电刺激强度要逐渐增加，找到最大强度后再向下调整刺激强度至波形最 佳状态。（五）、夹伤神经观察单相 AP时，要给予夹伤之前同样的刺激强度。八学生实验九总结本次教学重点、难点CO上-篇 医学诊断公式8 下-篇 巧算输液速度和时间模拟实验3神经干动作电位及其传导速度的测定【目的】应用微机生物信号采集处理系统和电生理实验方法，测定蛙类坐骨神经干的单相、双相动作电位和其中A类纤维冲动的传导速度，并观察机械损伤、药物对神经兴奋和传导的的影响。【原理】用电刺激神经，在负刺激电极下的神经纤维膜内外产生去极化，当去极化达到阈电位时，膜产生(action potential, AP)。神经纤维膜外,一次在神经纤维上可传导的快速电位反转，此即为动作电位 兴奋部位膜外电位相对静息部位呈负电性质，当神经冲动通过以后，膜外电位又恢复到静息时水平。如果两个引导电极置于兴奋性正常的神经干表面，兴奋波先后通过两个电极处，便引导出两个方 向相反的电位波形，称为双相动作电位。如果两个引导电极之间的神经纤维完全损伤，兴奋波只通过 第一个引导电极，不能传至第二个引导电极，则只能引导出一个方向的电位偏转波形，称为单相动作 电位。神经干由许多神经纤维组成，故神经干动作电位与单根神经纤维的动作电位不同，神经干动作电 位是由许多不同直径和类型的神经纤维动作电位叠加而成的综合性电位变化，称复合动作电位，神经 干动作电位幅度在一定范围内可随刺激强度的变化而变化。动作电位在神经干上传导有一定的速度。不同类型的神经纤维传导速度不同，神经纤维越粗则传导速度越快。蛙类坐骨神经干以Aa类纤维为主，传导速度大约 3040m/s。测定神经冲动在神经干上传导的距离（s）与通过这段距离所需时间（t），可根据n= s/t求岀神经冲动的传导速度。【预习要求】1 仪器设备知识参见第二章第三节 RM6240 微机生物信号采集处理系统（或第四节 PcLab 和MedLab 微机生物信号采集处理系统）。2实验理论 实验动物知识参见第三章第一节 生理科学实验常用实验动物的种类，第四章第一 节 动物实验的基本操作； 统计学知识参见第五章第四节 常用统计指标和方法； 生理学教材中兴奋性、 兴奋的概念，静息电位和动作电位的形成机制，动作电位传导原理及神经纤维的分类。检索全文数据 库中的相关研究论文，检索方法参见第五章第五节。3预绘制实验原始数据记录表格和统计表格。4预测结果 预测刺激强度对神经干动作电位的影响及机械损伤、细胞外高钾、普鲁卡因 （procaine） 对神经干兴奋传导的影响。【材料】蟾蜍或蛙，神经标本屏蔽盒，任氏液， 13mol/L KCl 溶液， 3%普鲁卡因 , 微机生物信号采集处理 系统。【方法】1系统连接和仪器参数设置（ 1 ）系统连接 连接生物信号采集处理系统与标本盒。须避免连接错误或接触不良。（2）启动RM6240或PcLab （MedLab）系统软件，进入系统软件窗口，设置仪器参数：RM6240系统：点击“实验”菜单，选择“生理科学实验”菜单中的“神经干动作电位”项目系统进入该实验信号记录状态，仪器参数：1、2通道时间常数 0.020.002s、滤波频率1KHz、灵敏度5mV采样频率40KHz,扫描速度0.5ms/div。单刺激激模式，刺激幅度 0.13V,刺激波宽0.1ms, 延迟5ms,同步触发PcLab和MedLab系统：点击“实验”菜单，选择“常用生理学实验”或“文件”菜单“打开 配置”中的“神经干动作电位”项目。系统进入该实验信号记录状态。仪器参数：2、 4通道放大倍数200、AC耦合，采样间隔25ms；单刺激或主周期刺激方式，周期1s，波宽0.1ms ;刺激强度0.13V。记忆示波方式，刺激器触发。2制备蟾蜍坐骨神经干标本（1） 毁脑脊髓和下肢标本制备：按实验1介绍的方法。（2）剥皮的下肢标本俯卧位置于蛙板上，用尖头镊子夹住骶骨尾端稍向上提，使骶部向上隆起， 用粗剪刀水平位剪除骶骨。（ 3 ）标本仰卧置于蛙板上，用玻璃分针分离脊柱两侧的坐骨神经，穿线，紧靠脊柱根部结扎， 近中枢端剪断神经干，用尖头镊子夹结扎线将神经干从骶部剪口处穿出。（4）标本俯卧位置于蛙板上，使其充分伸展呈人字形，用三根大头针将标本钉在蛙板上。然后 再用玻璃分针循股二头肌和半膜肌之间的坐骨神经沟，纵向分离暴露坐骨神经大腿部分，直至分离至 腘窝胫腓神经分叉处，用玻璃分针将腓浅神经、胫神经与腓肠肌和胫骨前肌分离，将腓肠肌剪除。（5）用手轻提一侧结扎神经的线头，辨清坐骨神经走向，置剪刀于神经与组织之间，剪刀与下 肢成 30角，紧贴股骨，腘窝，顺神经走向，剪切直至跟腱并剪断跟腱和神经。（6）用手捏住结扎神经的线头，用镊子剥离附着在神经干的组织，将剥离出来的坐骨神经干标 本浸入盛有任氏液培养皿中待用。【模拟实验操作方法】1 .模拟实验窗口（图 6-2-3 ） 神经干标本盒内左侧第一对为刺激电极，与刺激器“+、- ”输出相连；右侧两对引导电极与示波器输入相连， 其中蓝色电极接示波器下线、 红色电极接示波器上线； 位于刺激电极和引导电极之间的是接地电极， 与示波器接地相连。 第一、二对引导电极间距为 S=10mm。 神经干置于标本盒内的电极上。2. 镊子 用于损伤神经干标本。3. 刺激器 设有可调的刺激电压、频率、延时按钮，并有数值显示；另设有“单次、双次”输 出切换开关。4 示波器 设有“扫描速度”调节按钮，以“ ms/cm”为单位显示；其下方分别是上、 下线的“位移”、“灵敏度”可调按钮，灵敏度以“mv/cm”为单位显示。示波器的按钮调节同步控制屏幕上扫描线的改变。5 屏幕测量当鼠标器箭头置于示波器屏幕上时，箭头变为两条垂直交叉的虚线，同时显示该 交叉点时间和幅度的值，该值的零点分别是示波器屏幕的左边线和上边线6 窗口内容和可操作控件均有提示，窗口提示栏右侧设置“返回”按钮，鼠标点击“返回”按 钮，程序返回到模拟实验窗口图6-2-3 神经干动作电位引导模拟实验窗口【观察项目】1 观察神经干动作电位的幅度在一定范围内随刺激强度变化而变化的现象，仔细观察双相动作 电位波形。2 读岀波宽为某一数值时阈刺激和最大刺激数值，读岀最大刺激时双相动作电位上下相的幅度 和整个动作电位持续时间数值。3 给予神经干最大强度刺激，观察到先后形成的两个双相动作电位波形。分别测量两个动作电位起始点的时间，求岀它们的时间差值。两对引导电极之间的距离S=10mm计算神经干动作电位的传导速度。4 用镊子将二个记录电极之间的神经夹伤，荧屏上呈现单相动作电位。读出不同电刺激强度时 单相动作电位幅度和电位持续时间数值。实验报告】1题目。2 署名 作者和合作者姓名及单位。3结构式摘要(目的，方法，结果，结论)。4 材料和方法 主要实验材料，离体蟾蜍坐骨神经干标本制备方法简要，仪器装置连接和仪器参 数。5 观察项目 实验观察项目及观察指标。6 结果 列阈强度、最大刺激强度、传导速度、双相动作电位正相、负相振幅及持续时间、单相 动作电位振幅及持续时间的原始数据表格，列神经干中枢引导和末梢引导双相动作电位正相、负相振 幅及持续时间原始数据表格。绘制刺激强度与动作电位振幅的关系图，标注双相动作电位和单相动作 电位波形图。用文字和数据逐一描述实验结果。7 讨论 对实验结果进行分析推理。8参考文献。2 蟾蜍坐骨神经干动作电位及其传导速度的测定湖州医学学习中心 (2007/6/3)蟾蜍坐骨神经干动作电位引导及传导速度测定实验目的： 应用微机生物信号采集处理系统记录蟾蜍坐骨神经干复合动作电位， 观察 刺激、神经损伤、药物对神经兴奋性、兴奋传导的影响并探讨其机制。1. 实验材料：牛蛙、神经屏蔽盒、MedLab生物信号处理系统2. 实验方法2.1 毁脑脊髓，标志为下颌呼吸运动消失，四肢松软2.2 坐骨神经干标本制备2.3仪器连接及参数设置：2、4通道，AC耦合，记录方式记忆示波，采样间隔25us。2.4动作电位引导：从单刺激刺激方式，强度从0.1V开始，增量0.1V，引导动作电位3. 观察记录3.1阈刺激0.5V，最大刺激1.5V3.2观察中枢端CAP 最大刺激1.5V，波宽0.1ms的单个方波刺激神经干中枢端， 观察中枢端坐骨干复合动作电位正、负向振幅分别为10.8mv、6.9mv和时程0.65ms、1.2ms。3.3 测定双相动作电位 用 1.5 电压，波宽 0.1ms 的单个方波刺激神经干中枢端， 测定末梢端BAP正、负相振幅分别为6mv 4.4mv和时程0.81ms、1.18ms。3.4 传导速度的测定 v=s/t=10mm/0.33ms=33m/s3.5测定单相动作电位振幅11.3mv、时程0.91ms3.6测定KCL处理前后单相动作电位的变化振幅为 5.6mv 0.5mv 04. 讨论4.1 刺激电压从 0.5 增加到 1 . 5v ，神经干动作电位振幅随刺激电压增加而增高。神 经干动作电位不具有“全或无”的性质，坐骨神经为不同类型的的神经纤维组成，各 个类型的纤维兴奋性水平不同， 在一个有限的范围内神经干动作电位的大小与刺激的 强度成比例。4.2蛙神经冲动的传导速度在20C时约为每秒30米-40米，本实验测得的传导速度 为 30.3m/s4.3 刺激神经干中枢端可在其末梢端引导出动作电位， 反之也然。 由此可说明离体牛 蛙坐骨神经具有双向传导兴奋的能力。 倒换神经干标本放置方向： 坐骨神经靠近中枢 段纤维多， 越向外周端纤维越少，若从外周端给予刺激引导动作电位，发生兴奋的纤 维数目少，则引导的动作电位幅度就会降低，但相位不变。4.4 在两引导电极间夹伤神经， 神经冲动传导被阻断，双相动作电位负相波消失，形 成一相正波，由此可见， 双相动作电位是神经冲动先后通过两个引导电极形成的， 冲 动通过第一个电极，形成动作电位的正相波，冲动通过第二个电极，形成负相波。4.5 3mol/LKCL 处理神经，动作电位消失，这表明神经冲动传导被阻断。根据离子学说，动作电 位是由胞外钠离子通过钠通道内流形成的，细胞外高钾使膜电位升高，膜电位高于阈电位时，钠 通道失活，产生去极化阻滞，神经的兴奋性丧失。