蟾蜍坐骨神经动作电位引导与兴奋性测定

一、蛙坐骨神经双相、单相动作电位的引导测定

【实验目的】

1. 学习离体神经干双相和单相动作电位的记录方法。

2. 分析和判别动作电位的波形，测量其波幅、时程及潜伏期。

【实验原理】

神经纤维的兴奋表现为动作电位的产生和传导，所以神经纤维(nerve fibre)动作电位是神经兴奋的客观标志。对单根神经纤维而言，给其一个有效的阈或阈上刺激，便可产生一个可传播的兴奋，即动作电位。神经纤维兴奋部位相对于未兴奋部位来说呈负电，两者之间产生电位差。将两个引导电极置于完整的神经纤维的表面，随着兴奋波依次通过两个电极，可记录到两个方向相反的电位偏转波形，称为双相动作电位（biphasic action potential）。若将两个引导电极之间的神经纤维进行特殊的损伤，使兴奋只能到达前一个引导电极，而不能到达后一个电极，这时只能记录到一个方向的电位偏转波形，称为单相动作电位（monophasic action potential）。

坐骨神经干包含很多种类神经纤维，由于神经纤维的兴奋性大小各不相同，因此给其一个较小强度的刺激，则只可使那些兴奋性较高的纤维产生兴奋；随着刺激强度的增大，兴奋的神经纤维数将逐步增多；如果给其一个足够大的刺激，则可使神经干内所有的纤维都产生兴奋。兴奋后的每根神经纤维上的电变化将以物理方式综合起来，形成一个综合性的电位变化，称为神经干的动作电位。

【实验对象】

蟾蜍或蛙。

【试剂与器材】

任氏液，BL-420生物信号采集处理系统，蛙类手术器械，神经标本屏蔽盒，5％普鲁卡因溶液。

 

【实验方法与步骤】

1. 蛙坐骨神经标本的制备　（见第九章，第十节）。

2. 连接实验装置　按图22-1所示连接实验装置。将神经干置于标本盒内，与刺激电极、接地电极、引导电极连接。标本屏蔽盒内的S1和S2为刺激电极，与生物信号采集处理系统的刺激输出插口相连；r1和r1′是一对引导电极，与生物信号采集处理系统输入插口相连，r2和r2′为另一对记录电极，本实验可不用。

    3. 仪器使用及其参数设置　（见第八章，第三节）

（1）开启主机与显示器电源开关，启动BL-420生物信号采集处理系统，显示用户界面与主菜单，进入实验状态。

（2）选择刺激参数。单个方波刺激，振幅预置为0.5～1.0V，波宽为0.2～0.5ms。信号增益设置选择200倍。

4. 实验观察项目

（1）观察神经干动作电位的幅度。一定范围内其幅度可随刺激强度变化而变化，并记下一定波宽时的阈刺激（threshold stimulus）和最大刺激(maximal stimulus)数值。

（2）观察双相动作电位波形，测量最大刺激时双相动作电位的整个波幅和持续时间数值。

（3）观察单相动作电位，用镊子将两个记录电极之间的神经夹伤或用5％普鲁卡因溶液局部阻断神经纤维的机能活动后，记录单相动作电位。测量最大刺激时单相动作电位的振幅和持续时间。

（4）观察动作电位幅值与刺激强度之间的关系，在产生单相动作电位的基础上，调节刺激输出强度，使之从小到大变化，可观察到动作电位的幅度逐渐增大的过程（图22-2）。

【注意事项】

1. 神经标本的分离既要干净，但又不能损伤神经主干，以免影响实验效果。

2. 神经组织或两端的结扎线不可与屏蔽盒壁接触，也不要把神经干折叠在电极上，以免影响动作电位的大小及波形。

3. 刺激神经时，其强度应由弱至强逐步增加，以免过强刺激伤害神经标本。

二、蛙坐骨神经兴奋传导速度和不应期测定

【实验目的】

1. 学习神经干兴奋传导速度的测定方法，加深对兴奋传导概念的理解。

2. 学习不应期的测定方法，了解神经干动作电位的产生及兴奋性的规律性变化。

【实验原理】

动作电位在神经干上的传导有一定的速度，不同类型的神经纤维的传导速度（conduction velocity）也不相同，神经纤维越粗则传导速度越快。测定神经干传导速度，可用神经干上的传导距离（s）与通过这段距离所需时间（t），按v = s / t计算出来。

可兴奋细胞（excitable cell）在发生一次兴奋后，其兴奋性会发生一系列规律性的变化，依次经过绝对不应期（absolute refractory period）、相对不应期（relative refractory period）、超常期（supranormal period）和低常期（subnormal period），然后恢复到正常的兴奋性水平。组织兴奋性的高低或有无，可用测定阈值的方法来确定。本实验采用两次刺激的方法测定不应期。先给予一个条件刺激，使其引起组织兴奋，然后再给一个测试刺激让其落在兴奋过程的不同时相，以检测神经干对测试刺激反应的兴奋阈值，判断其兴奋性的变化。

【实验对象】

蟾蜍或蛙。

【试剂与器材】

任氏液，BL-420生物信号采集处理系统，蛙类手术器械，神经标本屏蔽盒，电极导线，直尺。

【实验方法与步骤】

1. 制备蛙坐骨神经标本　（见第九章，第十节）。

2. 连接实验装置　（见本节实验一）

3. 实验观察项目

（1）启动生物信号采集处理系统，按实验模块→神经肌肉传导速度测定→不应期测定进入实验状态。

（2）调节刺激参数，单刺激方波、强度1.5V、波宽0.5ms，即可在显示器第一、第二通道上观察到双相动作电位。

（3）传导速度的测定。按v= s / (t2-t1) 计算传导速度。s为r1 ～ r2之间的距离，（t2 - t1）为第二通道上记录的刺激伪迹到动作电位起始部的时间减去第一通道上记录的刺激伪迹到动作电位起始部的时间。

（4）不应期的测定。在r1、r2之间夹伤神经干，用单刺激方式引导单相动作电位，然后将刺激模式改为双刺激，逐步增加刺激波间隔，观察第2个动作电位幅度的变化。测量第2个动作电位出现时的刺激波间隔和第2个动作电位振幅刚开始与第1个动作电位振幅相等时的刺激波间隔，即绝对不应期和相对不应期。

【注意事项】

1. 神经干标本应尽可能长，并且需常用任氏液湿润，以保持神经干标本良好的兴奋性。

2. 神经干标本应与各电极保持良好接触，两对记录电极之间的距离应尽可能长。