-II 神经干动作电位及其传导速度的测定.doc

神经干动作电位及其传导速度的测定摘要：目的 学习并掌握坐骨神经干标本的制备方法，观察神经干复合动作电位的波形、幅度、潜伏期及时程，并初步掌握电生理实验的方法，学习和掌握神经干动作电位传导速度测定的原理和方法。方法 制备蛙的坐骨神经标本，在原有实验设计的基础上，就记录距离、损伤阻滞对神经干复合动作电位的波形、幅度、潜伏期及时程的影响，传导速度的计算方法等问题进行深入分析。结果 增大两记录电极距离，在一定范围内第一相峰值逐渐升高，持续时间延长，第二相峰值逐渐减小，电位持续时间逐渐延长；记录电极间用镊子夹伤神经干，动作电位的波形第二相消失形成单相动作电位。结论 讨论分析该实验结果能更好地理解神经干复合动作电位的原理，牢固掌握基本的电生理知识关键词：动作电位；刺激伪迹；双相电位；单相电位；神经干神经干在受到有效刺激后，可以产生动作位，标志着神经发生兴奋。如果在神经干另一端引导传来的兴奋冲动，可以引导出双相的动作电位，如在两个引导电极之间将神经麻醉或损坏，则引导出的动作电位即为单相动作电位。神经细胞的动作电位是以“全或无”方式发生的。坐骨神经干是由很多不同类型的神经纤维组成的，所以，神经干的动作电位是复合动作电位。复合动作电位的幅值在一定刺激强度下是随刺激强度的变化而变化的。1 材料与方法1.1 材料1.1.1 实验动物 蛙1.1.2 器材和药品 蛙类手术器械1套，刺激电极，引导电极，神经屏蔽盒，棉球，培养皿，小烧杯，滴管，生物信号采集处理系统，任氏液。1.2 方法1.2.1 坐骨神经干标本制备1.2.1.1 破坏脑与脊髓 取蛙一只，用自来水冲洗干净，左手持蛙，用食指下压其吻部，拇指按压在其骶髂关节下方，使其头尽量前俯，右手持探针沿两眼之间中线向后方轻划，至触及头颈部正中的凹陷处，即为枕骨大孔的位置。用探针在凹陷处垂直刺入枕骨大孔，再将其针尖转向前刺入颅腔，左右搅动探针，彻底捣毁脑组织；然后缓慢地把探针退至枕骨大孔处，将其转向后方，与脊柱平行捻动探针使其刺入整个椎管，彻底捣毁脊髓。彻底捣毁脊髓时，可看到动物后肢突然蹬直，然后瘫软。动物完全处死的标志有：下颌呼吸运动消失，疼痛反射消失，肌紧张消失，有时有尿失禁。如动物仍表现四肢肌肉紧张或活动自如，必须重新毁髓。1.2.1.2 剪除头部及内脏 用左手抓住动物的两后肢，让其头部自然下垂，在其骶髂关节水平上至少1cm处用剪刀剪断脊柱，将其头、前肢和内脏一并剪除（注意勿损伤神经），仅保存一段脊柱和后肢。脊柱的两旁可见坐骨神经丛。1.2.1.3 用左手捏住脊柱断端，右手捏住断端边缘皮肤，向下剥掉全部后肢皮肤，注意不要握住或接触坐骨神经。将全部皮肤剥除后，把标本置于盛有任氏液的培养皿中。1.2.1.4 将手以及用过的全部手术器械洗净，以免皮肤分泌物、血液污染神经标本。1.2.1.5 分离两下肢 在任氏液里把标本上的血迹冲洗干净，用镊子从背位夹住脊柱将标本提起，剪去向上突出的骶骨（避开坐骨神经），然后沿正中线用粗剪刀将脊柱分为两半，再从耻骨联合中央剪开两后肢。将已分离的标本浸入盛有任氏液的培养皿中。1.2.1.6 制备坐骨神经标本 取出一侧下肢，用蛙钉固定于蛙板上，固定时要注意，坐骨神经和腓肠肌朝上。先用玻璃分针沿脊柱侧游离坐骨神经，神经干应尽可能分离的长一些。要求上自脊髓附近的主干，下沿腓总神经或胫神经一直分离至踝关节附近止。坐骨神经在膝关节后分为胫神经和腓神经两支，如要制备腓神经，则在分叉的下端将胫神经剪断，膝关节附近的腓神经表面有肌肉和筋膜覆盖，仔细分离并沿腓肠肌沟一直下行分离至跟踺，然后将棉线用任氏液浸泡后，在脊髓侧坐骨神经起始处和跟腱处将神经结扎，在结扎的外侧将神经干剪断，制成坐骨神经-腓神经标本。另外，也可保留胫神经而将腓神经剪断，制成坐骨神经-胫神经标本。将制备好的神经干标本浸于任氏液中数分钟，待其兴奋性稳定后开始实验。注意在分离过程中，应把神经周围的结缔组织去除干净，并把神经的细小分支剪断，但要注意不要用金属器械碰触神经，也不要对神经过度牵拉。实验期间应不断滴加任氏液使神经保持湿润。1.2.2 神经干动作电位的引导1.2.2.1 连接实验装置 将刺激电极连接刺激输出，记录电极连接到1通道和2通道，注意避免接触不良或连接错误，注意地线的连接。1.2.2.2 将神经标本置于神经屏蔽盒的电极上 将神经的近中枢端置于刺激电极上，外周端置于记录电极上。1.2.2.3 进入生物信号采集处理系统，打开菜单栏中“实验项目”“肌肉神经实验”“神经干动作电位的引导”1.2.2.4 观察刺激强度对动作电位幅度的影响 从最小的刺激强度开始，逐渐加大刺激强度，直至出现双相动作电位，观察并记录此时的刺激强度，即为阈强度；在阈强度的基础上再次加大刺激强度，直至双相动作电位的峰值不再增加，记录此时的刺激强度，即为最适刺激强度。1.2.2.5 在第二对记录电极之间用镊子夹伤神经干，可见双相动作电位的第二相消失。成为单相动作电位。测量动作电位潜伏期（刺激伪迹前到动作电位起始的距离），动作电位的幅度和时程。1.2.2.6 增加刺激强度、放大倍数，观察记录神经干单相动作电位波形的变化。1.2.2.7 将计算机记录的双相、单相动作电位及刺激强度对双相动作电位的影响图经编辑后保存。1.2.3 神经干动作电位传导速度的测定1.2.3.1 把神经屏蔽盒的两对引导电极与生物机能实验的1、2通道相连。1.2.3.2 选择菜单栏中的“实验项目”“肌肉神经系统实验”“神经干兴奋传导速度测定”，在对话窗口内输入两对引导电极的距离，确定后，按刺激启动键，则在1、2通道上分别出现一个动作电位，且显示出其传导速度的数据。或在显示方式菜单条下找出比较显示方式，则可在显示器上显示出两道的图形。该实验模块直接将动作电位的潜伏期及刺激电极与记录电极之间的距离带入公式V=（S2-S1）/（T2-T1）计算出神经干的兴奋传导速度。1.2.4 实验结果的处理 剪辑图形，存盘。注意事项：1. 分离神经干过程中，要求剥离干净，神经分支及周围结缔组织应用眼科剪小心剪除，切忌撕扯，以免损伤神经组织。2. 神经干两端要用细线扎住，然后浸于任氏液中备用。取神经干时须用镊子夹持两端扎线，切不可直接夹持或用手触摸神经干。3. 神经干须经常滴加任氏液保持湿润。可在屏蔽盒内置一小片湿纱布或浸湿的滤纸，以保持盒内湿润，防止标本干燥。4. 神经干应与记录电极密切接触，尤其要注意与中间接地电极的接触。任氏液过多时，应用棉球或滤纸片吸掉，防止电极间短路。5. 神经标本屏蔽盒用前应清洗干净，尤其是刺激电极和记录电极，用后应清洗擦干，否则残留盐溶液会导致电极腐蚀和导线生锈。6. 刺激强度一定要从最小的 0.1V 开始逐步增加，且刺激时间不宜过久。两刺激电极间距离不宜太近，因其间的神经干电阻太小，过大的刺激强度不仅可损伤神经，甚至可导致两电极间近于短路，损坏仪器。2 结果 略3 讨论细胞内外离子分布不均匀和受刺激兴奋时细胞膜主要对Na+有较大的通透性，是细胞动作电位产生的基础。动作电位上升支，Na+顺电位梯度和浓度梯度向细胞内扩散，0mV以后Na+所产生的外负内正的电场力对Na+的继续扩散起阻碍作用，当细胞膜两侧逐渐减小的Na+浓度势能差与逐渐增大的Na+电位势能差大小相等而方向相反时，二者的电-化学势能为零，为Na+的电-化学平衡电位。动作电位下降支，Na+通道失活，K+外流最终达到K+平衡电位。动作电位具有“全或无”的特性，动作电位不会随刺激强度增强而增加。神经干动作电位是神经兴奋的客观标志，给具有兴奋性的神经干以一定强度的刺激，会产生动作电位并传导。在神经细胞外面，已兴奋部位的膜外电位负于静息部位。当神经冲动通过后，兴奋处的膜外电位又恢复到静息时的水平。所以兴奋部位和邻近部位之间可出现电位差，用引导电极引导出此电位差，则可记录到动作电位的波形。本实验采用细胞外记录法，可引导出坐骨神经的复合动作电位。神经纤维兴奋的标志是产生一个可以传导的动作电位，它以局部电流或跳跃式传导的方式沿神经纤维传导。其传导速度取决于神经纤维的直径、有无髓鞘等因素。坐骨神经腓神经为一混合神经干，其动作电位是由一群不同兴奋阈值、传导速度和幅值的电位总和而成，为复合动作电位。蛙类坐骨神经干的传导速度大约3540m/s。测定神经冲动在神经干上传导的距离和通过这些距离所需的时间，即可计算出该神经干兴奋传导的速度。神经纤维的兴奋部位相对于未兴奋部位来说呈负电位，两点之间存在电位差，通过单极或双极电极的引导在记录系统上进行显示和分析。由于采用的是胞外记录的方法，因而在单极记录时，测得的动作电位实际上是组成神经干中的每根神经纤维兴奋后的超射值在神经干表面的叠加。即此动作电位是一复合波，其上升相、下降相及峰值不是相应的单一动作电位波形的去极化相、复极化相及峰电位。在双极记录时，测得的波形实际上是两个记录电极的电位差，与单一动作电位波形相差更大，这使问题的分析更加复杂。动物实验制作的坐骨神经-腓肠肌标本中，神经干是由具有不同生理特性的不同种类神经纤维所组成，故复合动作电位记录的是复合波。然而，每种纤维兴奋后传导速度各不一样，波长也各不相等，加上引导方式不同，这也增加了我们分析复合双相动作电位的复杂性及带来传导速度测定的困难。对于单根神经纤维，其兴奋后产生负波。对于某一点，负波的产生和终止不是突然的，而需要一定的时间才能达到最高点，故记录曲线的上升和下降都具有一定的斜率。神经干受刺激后，由于不同神经纤维兴奋产生了不同的负波，它们波长不等，传导速度也不相等，所以神经干复合波随着传导距离的延长而变化，我们用双电极记录到双相动作电位有以下特点：第一相峰值总高于第二相；第二相持续时间总大于第一相；每相的上升支与下降支都不对称。我们可以引入“迁延效应”这一概念说明以上特点，即神经干兴奋后，有一综合波长（），当传导一定距离后，因各神经纤维传导速度不同，将拉长，即与传导距离有关。而以往在讨论分析神经干动作电位时往往忽视了记录两点的距离对双相动作