实验3 蟾蜍坐骨神经干电生理实验

1、实验3 蟾蜍坐骨神经干电生理实验【摘要】 目的 运用电生理实验技术测定蛙类坐骨神经干的单相、双相动作电位和其中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影响。 方法 采用RM6240微机生物信号处理系统，通过电生理的方法来测定蛙坐骨神经干的单相、双相动作电位的电位和时程以及其中类纤维冲动的传导速度。并采用夹伤神经和加不同药物等处理措施，记录一定刺激强度下坐骨神经动作电位的大小变化，从而分析坐骨神经干动作电位的影响因素及机制。 结果 动作电位的传导速度为31.763.63 m/s，阈刺激强度为0.280.03 V，最大刺激强度为1.210.36 V。中枢端引导动作电位正相和负相

2、振幅分别为3.151.87mV和 2.111.46mV，末梢端引导动作电位正负相振幅分别为7.042.01 mV和 3.891.46 mV，与中枢端引导时的动作电位振幅比有显著性差异（p0.01）；夹伤神经干后，动作电位振幅为8.492.48 mV，时程为 1.730.40 ms，与末梢端引导时正相波时程比有显著性差异（p=0.0020.01）。引导电极间距离分别等于10mm、20mm和30mm时，动作电位正相振幅：A110为 7.071.87 mV，A120为 9.573.08 mV，A130为 9.753.33 mV，负相振幅：A210为 3.871.19 mV， A220为 5.352.

3、23 mV，A230为 4.442.39 mV，A120、A130分别与A110比均有显著性差异（p0.05），A220与A210比有显著性差异（p0.05）。3mol/L KCl处理前Ac正相振幅为 2.570.75 mV，负相振幅为1.280.52 mV，处理后5min A5正相振幅为3.160.97 mV，负相振幅为0.120.18mV；Dc正负相时程分别为 1.300.26 ms和2.000.65 ms，处理后5min D5正负相时程分别为 1.940.44 ms和0.310.44 ms。A5与Ac相比以及D5与Dc相比均有显著性差异（P0.05）。3procaine处理前Ac正相振幅

4、为 7.430.92 mV，负相振幅为4.170.75 mV；处理后5min A5正相振幅为8.541.88 mV，负相振幅为2.921.76 mV。Dc正负相时程分别为 0.880.21 ms和1.990.50 ms，处理后5min D5正负相时程分别为 1.020.29 ms和 2.130.79 ms。A55与Acc相比以及D55与Dcc相比均有显著性差异（p0.05）。 结论 神经冲动在神经纤维内可以双向传导，传导速度为 m/s。双相动作电位是神经冲动先后通过两个引导电极形成的，为正相波与负相波叠加后的结果。坐骨神经干的动作电位及传导过程不表现“全或无”现象，当刺激电压从阈刺激增加至最大

5、刺激的过程中，神经干动作电位振幅随刺激电压增加而增高，。KCl处理神经干过程中，由于阻滞了K+的外流，动作电位的振幅随时间延长逐渐减小，至5min时已基本为0。procaine处理神经干后，由于阻滞了Na+的内流，动作电位的振幅逐渐变小。【关键词】神经干 刺激 复合动作电位 单相动作电位 双相动作电位 传导速度神经纤维在接受阈上刺激后产生动作电位（全或无），产生后沿其神经纤维以一定的速度传导。神经干由许多神经纤维组成，从神经干引导的动作电位是这些神经纤维的复合动作电位。通过置于神经干上的电极，可以引导出不同的单相、双相动作电位。不同的神经纤维传导速度也不同，蟾蜍坐骨神经干主要由A类纤维组成，传

6、导速度约为30-40m/s。神经损伤以及药物作用等对神经的兴奋、传导都具有影响。本实验通过测定不同条件下神经干动作电位参数变化，探讨其机制。1.材料和方法1.1实验动物 蟾蜍（中华蟾蜍指名亚种，Zhuoshan Toad）1.2药品 任氏液、3%procaine、3mol/LKCl.1.3 器材 RM6240微机生物信号处理系统（成都仪器厂）、神经标本屏蔽盒。1.4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

7、分离坐骨神经。坐骨神经标本置任氏液中备用。1.5仪器连接和参数 “实验”菜单中选择生理科学实验中的“神经干动作电位”进入实验信号记录状态。仪器参数：1、2通道时间常数0.02s、滤波频率1KHz、灵敏度5mV，采样频率40kHz，扫描速度0.5ms/div。单刺激方式，刺激幅度1.0V，刺激波宽0.1ms，延迟5ms，同步触发。1.6 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。2.观察项目2.1 蟾蜍坐骨神经干复合动作电位参数测定2.1.1 将神经干中枢端置于刺激电极处，用刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms的方波刺激神经干，测定第一对引导电极

8、引导的双相动作电位正相波与负相波的振幅（Ac1、Ac2）和时程（Dc1、Dc2）。2.1.2 将神经干末梢端置于刺激电极处，用刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms的方波刺激神经干，测定第一对引导电极引导的双相动作电位正相波与负相波的振幅（Ap1、Ap2）和时程（Dp1、Dp2）。2.2 动作电位传导速度测定将神经干中枢端置于刺激电极处，用刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms的方波刺激神经干，记录通道1、2产生动作电位起始时间之差，根据 S R1- R2 / t 计算出AP的传导速度。2.3 引导电极间距离的变化对动作电位振幅的影响取下第二对引导电极，用刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms的方波

9、刺激神经干，分别记录第一对引导电极间距离为10mm，20mm，30mm时的动作电位的正负相振幅（A1、A2）。2.4 单相动作电位引导用镊子将第一对引导电极之间的神经夹伤，用刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms的方波刺激神经干，测定第一对引导电极引导的单相动作电位的振幅（Am）和时程（Dm）。2.5 刺激强度（U）变化对动作电位振幅（A）的影响用刺激波宽0.1ms，刺激电压从0.1V按步长0.05V不断增加，测定不同刺激电压下动作电位振幅的变化，直到动作电位不再增大为止。记录阈刺激强度（Uth）和最大刺激强度（Umax）以及所对应的动作电位振幅。2.6 3mol/L KCl溶液处理后的影响将一

10、小块浸有3mol/L KCl 溶液的滤纸贴附在第2对引导电极的后一电极的神经干上，用刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms的方波刺激神经干，记录KCl溶液处理前及处理后5min时，第一对引导电极引导的动作电位振幅（Ap）和时程（Dp）。2.7 3%procaine处理后的影响换一神经干，将一小块浸有3%procaine溶液的滤纸贴附在第1 对引导电极的后一电极的神经干上，用刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms的方波刺激神经干，记录procaine处理前及处理后5min时，第一对引导电极引导的动作电位振幅（Ap）和时程（Dp）。3.结果3.1 刺激波宽0.1ms时，阈刺激Uth为0.280.03

11、V；最大刺激1.210.36 V，刺激电压1.0V时，动作电位的传导速度为31.763.63 m/s 。（见表1）表1蟾蜍坐骨神经干阈刺激、最大刺激和传导速度sampleUth(V)Umax(V)V(m/s )10.300.9930.7720.321.1631.7530.301.3028.1750.251.2528.1760.251.8034.4870.301.5031.2580.261.1030.3090.240.5939.22xs0.280.031.210.36*31.763.63*p0.01 vs阈刺激组。刺激波宽0.1ms，刺激电压从0.1V按步长0.05V不断增加时，当刺激电压小于阈

12、刺激时，不产生动作电位；当刺激电压大于阈刺激小于最大刺激时，动作电位振幅不断增大；当刺激电压大于最大刺激时，动作电位振幅不再增大。动作电位振幅与刺激电压的变化关系见图1。图1 不同强度刺激电压对蟾蜍坐骨神经干动作电位振幅的影响3.2 刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms时，中枢端引导时动作电位，正相和负相振幅分别为3.151.87 mV和 2.111.46 mV，两者有高度显著性差异（p=0.0010.01)；动作电位正负相时程分别 0.950.16 ms和 1.680.41 ms，两者有高度显著性差异（p=0.00040.01)；末梢端引导时动作电位正负相振幅分别为 7.042.01 mV和

13、 3.891.46 mV，与中枢端引导时的动作电位振幅比有高度显著性差异（p0.05)。（见表2）表2蟾蜍坐骨神经干中枢和末梢引导的复合动作电位sampleAc1(mv)Ac2( mv)Dc1(ms )Dc2(ms )Ap1(mv)Ap2(mv )Dp1(ms )Dp2(ms )14.983.030.841.528.024.270.941.9722.862.150.901.607.004.410.841.6934.642.720.831.118.996.130.881.1941.691.101.321.965.352.091.372.5656.235.231.042.319.864.161.1

14、32.6761.811.270.931.408.115.241.041.9770.990.560.981.313.311.361.021.5981.270.720.802.235.793.790.812.4193.922.200.871.706.913.590.802.09xs3.151.872.111.46*0.950.161.680.41*7.042.01*3.891.46*0.980.182.020.48*p0.01 vs中枢端引导组；*p0.01 vs正相波。3.3 夹伤神经干后，动作电位振幅为 8.492.48 mV；时程为 1.730.40 ms，与末梢端引导时正相波时程比有高度显

15、著性差异（p=0.0020.01）。（见表3）表3蟾蜍坐骨神经干双相和单相复合动作电位sampleAp1(mV)Ap2(mV )Dp1(ms )Dp2(ms )Am(mV)Dm(ms)18.054.180.931.968.402.0627.004.410.841.698.622.1938.996.130.881.1910.661.4459.864.161.132.6711.662.1968.115.241.041.977.851.3373.761.950.941.773.801.3597.614.050.832.268.451.53xs7.631.944.301.280.940.111.930

16、.468.492.481.730.40*p0.01 vs末梢端引导时正相波。3.4 刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms，第一对引导电极间距离分别等于10mm、20mm和30mm时，末梢端引导的动作电位正相振幅：A110为 7.071.87 mV，A120为 9.573.08 mV，A130为 9.753.33 mV，A120、A130分别与A110比有显著性差异（p0.05），A120与A130比没有显著性差异；负相振幅：A210为 3.871.19 mV， A220为 5.352.23 mV，A230为 4.442.39 mV，A220与A210比有显著性差异（p0.05）。（见表4）表4

17、引导电极间距离对坐骨神经干动作电位振幅的影响(mV)sample10mm20mm30mmA1A2A1A2A1A218.38 4.18 12.19 7.74 12.65 8.70 26.92 4.46 8.11 4.65 8.21 2.82 37.94 4.08 8.83 3.68 8.29 2.33 45.26 2.15 6.35 3.49 6.41 3.24 510.06 4.42 14.977.82 15.91 7.67 68.02 5.83 11.687.40 12.09 4.42 73.76 1.95 5.02 1.45 5.35 2.39 85.96 3.96 8.54 5.26 8

18、.48 2.70 97.32 3.83 10.48 6.69 10.37 5.65 xs7.071.873.871.199.573.08*5.352.23*9.753.33*,*4.442.39#,*p0.05 vs 10mm组， *p0.05 vs 20mm组。3.5 刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms，3mol/L KCl处理前Ac正相振幅为 2.570.75 mV，负 相振幅为1.280.52 mV。处理后5min A5正相振幅为3.160.97 mV，负相振幅为0.120.18mV。 A5与Ac相比有显著性差异（p0.05)；Dc正负相时程分别为 1.300.26 ms和2.000.

19、65 ms，处理后5min D5正负相时程分别为 1.940.44 ms和0.310.44 ms。D5与Dc相比有显著性差异（P0.05）。（见表5）表53mol KCl 对坐骨神经干动作电位振幅和时程的影响sampleAp1(mV)Ap2(mV )Dp1(mS)Dp2(mS )c5c5c5c512.14 2.87 1.54 0.24 1.40 2.27 1.90 1.03 21.47 1.80 1.42 0.21 1.32 1.62 1.57 0.66 31.78 2.26 1.21 0.48 1.10 1.40 1.19 0.78 42.42 2.50 0.84 0.00 1.72 2.6

20、2 3.31 0.00 52.80 4.41 2.33 0.00 1.35 1.86 2.03 0.00 72.99 3.24 1.27 0.00 1.30 2.39 2.19 0.00 83.60 3.92 0.70 0.00 1.40 1.82 2.32 0.00 93.38 4.31 0.89 0.00 0.82 1.57 1.52 0.00 xs2.570.753.160.97*1.28 0.520.120.181.300.261.940.44*2.000.650.310.44*p0.05 vs处理前 3.6 刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms，3procaine处理前Ac正相振幅为

21、 7.430.92 mV，负相振幅为4.170.75 mV。处理后5min A5正相振幅为8.541.88 mV，负相振幅为2.921.76 mV。 A55与Acc相比有显著性差异（p0.05)；Dc正负相时程分别为 0.880.21 ms和1.990.50 ms，处理后5min D5正负相时程分别为 1.020.29 ms和 2.130.79 ms。D55与Dcc相比有显著性差异（p0.05）。（见表6）表63% procaine 对坐骨神经干动作电位振幅和时程的影响sampleAp1(mV)Ap2(mV )Dp1(mS)Dp2(mS )c5c5c5c517.669.954.425.700.

22、910.952.053.3429.0311.105.031.420.951.231.971.4337.888.855.062.590.630.801.181.3546.406.423.402.431.101.222.102.5257.659.863.862.501.061.252.812.8276.506.473.150.880.931.212.201.4096.867.124.264.900.560.501.642.05xs7.430.928.541.88*4.170.752.921.760.880.211.020.29*1.990.502.130.79*p0.05 vs处理前 4.讨论4.

23、1 中枢端引导和末梢端引导时均能产生动作电位，说明神经冲动在神经纤维内可以双向传导。且中枢端引导和末梢端引导时产生的动作电位的时程没有显著性差异，说明神经冲动的传导速度与神经冲动的传导方向是没有关系的。文献资料显示蛙类神经冲动的传导速度在20时约为30m/s。实验中测得的蟾蜍坐骨神经干动作电位传导速度为27.618.19m/s，与文献数据相比有意义，说明神经干标本生理功能完好。4.2 神经传导依靠局部电流来完成，要求神经纤维在结构和功能上都是完整的。实验中将两引导电极间的神经夹伤后，神经冲动传导被阻断，可观察到双相动作电位的负相波消失，只形成一正相波。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。当冲动通过第1个电极时，产生第一次动作电位，即我们所观察到的正相波；当冲动通过第2个电极时，产生第二次动作电位，即我们观察到的负相波。我们所观察到的双相动作电位实际为正相波与负相波叠加后的结果。实验中观察到单相动作电位的时程显著长于双相动