神经干动作电位及其传导速度的测定

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(action potential, 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/L KCl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：

① RM6240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

② PcLab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。