生理学实验报告

蟾蜍坐骨神经干复合动作电位特性蟾蜍坐骨神经干复合动作电位特性 药学 1102 班 邵柏豪 3110104208 组员：吴晨皓 朱园润 实验时间 2013 年 5 月 7 日 医学院教学楼 【实验目的实验目的】 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（compound action potention，CAP） ，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。 【实验原理实验原理】 动作电位：是指可兴奋细胞受到刺激时在静息电位的基础上产生的可扩布的电位变化 过程。动作电位由峰电位（迅速去极化上升支和迅速复极化下降支的总称）和后电位（缓 慢的电位变化，包括负后电位和正后电位）组成。峰电位是动作电位的主要组成成分，因 此通常意义的动作电位主要指峰电位。动作电位的幅度约为 90130mV，动作电位超过零电 位水平约 35mV，这一段称为超射。神经纤维的动作电位一般历时约 0.52.0ms，可沿膜传 播，又称神经冲动，即兴奋和神经冲动是动作电位意义相同。 动作电位产生过程中是由钠通道激活导致钠离子内流，因此钠通道的状态必定影响细 胞对于新的刺激的反应性。当钠通道由激活状态进人失活状态后，无论给予其多么强大的 刺激，均不能引起其再次开放，即引起新的动作电位，这就是绝对不应期。电压门控的钾 通道只有一道门、两种功能状态。安静时，是关闭状态，门是关闭的；激活时是开放状态， 此时门是开放的。并且，钠离子通道的开闭，受到细胞内外钾离子浓度差的调整。当细胞 内钾离子浓度高于细胞外钾离子浓度，钠离子通道开启。若细胞内浓度小于等于细胞外浓 度，则关闭，直接导致动作电位不能正常产生。 【实验材料实验材料】 实验动物 蟾蜍（中华蟾蜍指名亚种，Zhuoshan Toad） 药品 任氏液、3 mol 氯化钾 器材 RM6240 微机生物信号处理系统（成都仪器厂） 、神经干标本盒。 【实验方法和步骤实验方法和步骤】 坐骨神经干制备坐骨神经干制备 蟾蜍毁脑脊髓，去上肢和内脏，下肢剥皮浸于任氏液中。蟾蜍 下肢背面向上置于蛙板上，剪去尾椎；标本腹面向上，用玻璃分针分离脊柱两侧神经丛， 用线在近脊柱处结扎，剪断神经；将神经干从腹面移向背面。标本背面向上固定，从大腿 至跟腱分离坐骨神经。坐骨神经标本置任氏液中备用 仪器连接和参数仪器连接和参数 神经干标本盒两对引导电极分别接微机生物信号处理系统 1、2 通道。 仪器参数：1、2 通道时间常数 0.02s、滤波频率 3KHz、灵敏度 5mV，采样频率： 100KHz，扫描速度：0.2ms/div。单刺激激方式，刺激幅度 1.0V，刺激波宽 0.1ms，延迟 2ms，同步触发。 动作电位引导动作电位引导 神经干标本置于标本盒的电极上，神经与电极接触良好，调节刺激 电压，记录动作电位。 观察观察 观察中枢端观察中枢端 CAP 用 1.0V 电压，波宽 0.1ms 的单个方波激刺激神经干末梢端，观察 中枢端 CAP 正、负向振幅(amplitude，A)和时程(duration，D)。 测定双相动作电位测定双相动作电位（biphasic action potential, BAP） 用 1.0V 电压，波宽 0.1ms 的单 个方波激刺激神经干中枢端，测定末梢端 BAP 正、负相振幅和时程。 测定阈值测定阈值 用 0.1V 的电压刺激坐骨神经，同时观察电脑上显示的波形，逐渐增大电压， 直到电脑上出现一条水平稳定的直线，记录此时的电压值，即为阈值。 测定最大刺激电压测定最大刺激电压 用 0.5V 的电压刺激坐骨神经，同时观察电脑上显示的波形，同时 观察左上角的 Vm 参数，同时逐渐增大刺激电压，观察 Vm 参数数值的变化。当 Vm 数值 的变化到达一个最大值，或在一个较大值之间来回波动，此时的电压值就是该坐骨神经的 最大刺激电压。 传导速度测定传导速度测定 用 1.0V 电压，波宽 0.1ms 的单个方波激刺激神经干中枢端，测定第 1 和第 2 对引导电极引导 CAP 起点的时间差 t ，根据 S R1- R2- / t 计算出 AP 的 传导速度。 测定单相动作电位测定单相动作电位（monophasic action potential，MAP） 用镊子夹伤对 1 对引导电极 间的神经干，然后用 1.0V 电压，波宽 0.1ms 的单个方波激刺激神经干中枢端，测定末梢端 MAP 振幅和时程。 观察刺激强度（观察刺激强度（U）与动作电位振幅的关系）与动作电位振幅的关系 刺激波宽 0.1ms，刺激电压从 0.1V 开始， 按步长 0.05V 增加，刺激电压每增加一次刺激神经干一次，并记录刺激电压和 MAP 振幅。 测定 KCl 处理前后 MAP 振幅 刺激电压 1.0V，刺激波宽 0.1ms，记录 3 mol/L KCl 处 理前，处理后 5min 时 MAP 的振幅。 【实验数据记录和处理实验数据记录和处理】 在处理实验数据时，剔除了明显存在误差，或者蟾蜍坐骨神 经兴奋性明显不同于正常蟾蜍，所测得实验数据。 （第 3 组和 第 4 组） 表 1 蟾蜍坐骨神经干的阈刺激、最大刺激和传导速度 sampleUth(V)Umax(V)V(m/s ) 10.26139.22 20.220.8560.01 50.290.7647.62 60.2250.7533.33 70.21.244.44 80.1450.537.74 90.190.7166.67 100.190.5342.55 x0.22 0.79 46.45 s0.04 0.23 11.42 xs 0.220.040.790.2346.4511.42 我们组测得的是第 10 组数据：对应的阈值是0.19V，对应的最大刺激电压为 0.53V，对应的动作电位传导速度位42.55m/s。均落在了平均值之中。 （但 是这里没有排除几组因为不同蟾蜍坐骨神经的兴奋性差异而导致对整个实验数 据产生的影响） 在刺激电压低于 0.220.04 V 时，测不到动作电位；刺激电压从 0.220.04 V 增 加至 0.790.23 V，动作电位振幅呈曲线增长，刺激电压高于 0.790.23V 动作电 位振幅不再增长。 A（mV) 图1 刺激强度与动作电位振幅的关系 U(V) 0.5 1.01.5 2 4 6 表 2 蟾蜍坐骨神经干双相动作电位与单相动作电位 sampleAp1(mv)Ap2(mV )Dp1(ms )Dp2(ms )Am(mV)Dm(ms) 1 8.3453.373.917.363.74 2 8.025.020.842.019.341.5 5 12.457.780.751.5612.881.23 6 5.363.960.872.056.81.44 7 9.425.250.761.4211.371.27 8 10.175.180.871.9811.111.02 9 10.824.980.792.349.211.19 10 7.223.660.912.4210.21.22 x8.98 5.10 1.15 2.21 9.78 1.58 s2.22 1.23 0.90 0.77 2.05 0.89 xs 8.982.225.101.231.150.902.210.779.782.051.580.89 我们组测得是第 10 组实验数据，同样也都落在平均值之中。 （但是这里没有排 除几组因为不同蟾蜍坐骨神经的兴奋性差异而导致对整个实验数据产生的影响） 刺激电压 1.0V，波宽 0.1ms 时，动作电位正相振幅（8.982.22 mV）显著大于 负相振幅（5.101.23 mV） ， 两者有显著性差异（ p0.01） ；动作电位正相时 程（1.150.90V）显著短于负相时程（2.210.77V），两者有显著性差异 （p0.01） ，见表 2。 刺激电压 1.0V 时，单相动作电位振幅 9.782.05V 大于双相动作电位正相振 （8.982.22V） （p0.05） ；单相动作时程（1.580.89V）显著长于双相动作电位 正相（1.150.90）（p0.01） ，见表 2。 表 3 3mol/L KCl 对蟾蜍坐骨神经干动作电位的作用 sampleKCl 处理前 Ac1(mv)KCl 处理后 At1(mv) 18.261.03 210.060.32 512.880.93 66.80.38 711.370.24 810.211.13 99.210.96 1010.22.63 x9.87 0.95 s1.85 0.76 xs 9.871.850.950.76 我们组测得是第 10 组实验数据，同样也都落在平均值之中。 （但是这里没有排 除几组因为不同蟾蜍坐骨神经的兴奋性差异而导致对整个实验数据产生的影响） 刺激电压 1.0V，3mol KCl 处理前，动作电位振幅为 9.871.85V ，处理后 5min，动作电位振幅为 0.950.76V ，与处理前比有显著性差异（p0.05） ， 见表 3。这一现象说明了钾离子对于控制钠离子通道，存在着重要的作用。 【讨论、心得讨论、心得】 1. 刺激电压从 Uth 增加至 Umax，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”性质。坐骨神经干为不同类型的神经纤维组 成，各个类型纤维的兴奋性水平不同 1，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 2 。 2. 刺激蟾蜍坐骨神经干中枢端，可在其末梢端引导出动作电位，反之也然，由 此可以证明离体蟾蜍坐骨神经具有双向传导兴奋的能力。 3. 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，于此可见，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 1 个电极，形成动作电位的正相波，冲动通过第 2 个电极，