神经干AP的传导速率及不应期的测定doc.docx

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神经干AP的传导速率及不应期的测定doc

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（actionpotential,AP）。

神经纤维膜外，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30～40m/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求出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，1~3mol/LKCl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：

①RM6240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0.02～0.002s、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0.1～3V，刺激波宽0.1ms，延迟5ms，同步触发

②PcLab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0.1～3V。

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．读出波宽为某一数值时阈刺激和最大刺激数值，读出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，求出它们的时间差值。

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。

shi验目的

1、 学习神经干标本的制备；

2、 观察坐骨神经干的单相、双相动作电位、双向性传导并测定其传导速度；

3、 观察机械损伤对神经兴奋和传导的影响；

4、 学习绝对不应期和相对不应期的测定方法；

5、 了解蛙类坐骨神经干产生动作电位后其兴奋性的规律性变化。

[2]实验原理

1、 用电刺激神经，在刺激电极的负极下神经纤维膜内产生去极化，当去极化达到阈电位，膜上产生一次可传导的快速电位反转，即动作电位。

神经干由许多神经纤维组成。

其动作电位是以膜外记录方式记录到的复合动作电位；

2、 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，称双相动作电位；

3、 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向波形，称单向动作电位；

4、 动作电位在神经干上的传导有一定速度,不同类型的神经纤维传导速度不同，主要取决于神经纤维的直径大小、有无髓鞘、环境温度的高低等因素。

将神经干搭在两对电极上，测量两对电极之间神经干的距离，再测量出显示屏上冲动通过这段距离所消费的时间，就可以计算出传导速度；

5、 神经组织在接受一次刺激产生兴奋后，其兴奋性将会发生规律性的变化，依次经过绝对不应期（有效不应期）、相对不应期、超常期和低常期，然后回到正常水平。

采用两次脉冲，通过调节两次脉冲间隔，可测得坐骨神经的有效不应期和相对不应期。

[3]实验材料

蟾蜍、任氏液、蛙板、探针、粗剪刀、细剪刀、尖镊子、玻璃分针、大头针、培养皿、滴管、瓷碗、锌铜弓、铁支架，张力换能器，RM6240多道生理信号采集与处理仪等。

[4]实验步骤

1、坐骨神经标本制备

①破坏脑脊髓

②剪除躯干上部及内脏并去皮

③分离两腿并游离坐骨神经至足趾

④清洗器械

⑤完成坐骨神经标本

2、连接实验装置

3、神经干动作电位的测定

4、神经干兴奋传导速度的测定

5、神经干兴奋不应期的测定

[5]实验结果

1、双向动作电位产生的阈刺激和最适刺激

                                      图1、阈刺激

设定初始刺激强度为0.05mv，强度递增值为0.005mv，当强度增加至0.085mv时，开始产生动作电位，因此该双向动作电位的阈刺激值为0.085mv。

图2、最适刺激

当强度递增至0.205mv时，双向动作电位的幅度不再发生变化，说明此时的刺激强度达到了最适刺激强度。

2、动作电位传导速度

图3、传导速度

给予蟾蜍坐骨神经正电压单刺激，初始强度设为1mv，将通道2内的双向动作电位图合并到通道1中，记录电极距离为0.02m，传导时间为1.00ms，算出传导速度为20m/s。

3、神经干兴奋不应期

设定刺激强度为最适刺激强度：

1mv

当第二个刺激引起的动作电位幅度开始降低时，即第二次刺激比第一次刺激引起的动作电位幅度小的时候，此时两个波的间隔为不应期。

有效不应期的实验截图没有记录下来，这里假设不应期时长6.5ms。

当第二个波刚刚消失时的波间隔视为绝对不应期的近似值，如下图所示为0.5ms。

故：

有效不应期：

6.5ms（未记录，假设值）；绝对不应期：

0.5m，相对不应期：

6.5-0.5=6.0ms

图4、绝对不应期

4、单相动作电位

图5、单相动作电位

在通道1和通道2内截断神经，可测到如上单相动作电位。

[6]问题分析

1、坐骨神经标本制备不熟练；

2、实验进行时未记录不应期，只记录了绝对不应期，未完全理解不应期的测量方法；

3、记录最适刺激和阈刺激的时候，由于是手动控制，可能会由于视觉误差导致测量值不准确

4、测量神经干传导速度时候，由于传导时间是手动标量，可能导致速度有误差。

[7]思考题

1、单相、双相动作电位的形成？

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，即双相动作电位；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向波形，称单向动作电位。

2、动作电位传导速度测定的原理和常见的影响因素

动作电位在神经干上的传导有一定速度,不同类型的神经纤维传导速度不同，主要取决于神经纤维的直径大小、有无髓鞘、环境温度的高低等因素。

将神经干搭在两对电极上，测量两对电极之间神经干的距离，再测量出显示屏上冲动通过这段距离所消费的时间，就可以计算出传导速度。

3、绝对不应期和相对不应期形成的原因

绝对不应期是指细胞发生兴奋后一段时间，兴奋部位对继之而来的刺激，无论多强均无兴奋。

这是由于这一时间内向电流通道处于开放后的暂时失活状态，在膜电位复极至-40mv水平的时期内，纳通道无法再被打开，也不能发生钠离子进一步内流；

相对不应期是钠通道处于部分失活，部分复活的状态。

只有膜电位复极至接近静息电位时，才能使钠通道完全恢复。

4、 影响实验结果的主要干扰因素

①分离出的神经干的长短；②标本制备时是否一直保持标本湿润；③标本制备时尽量避免使用尖锐的器械，以免损伤神经；④使用电刺激时，刺激强度不宜太大，否则可能导致神经的损伤；⑤注意接地，防止干扰。