生理實(shí)驗(yàn)報(bào)告神經(jīng)干復(fù)合動(dòng)作電位

1、人體解剖及動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí) 驗(yàn)名稱神經(jīng)干復(fù)合動(dòng)作電位姓名學(xué)號系別組別同組姓名實(shí)驗(yàn)室溫度20實(shí)驗(yàn)日期2015年4月24日 一、 實(shí)驗(yàn)題目蟾蜍坐骨神經(jīng)干復(fù)合動(dòng)作電位（CAP）A蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP閾值和最大幅度的確定B蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP傳導(dǎo)速度的確定C蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP不應(yīng)期的確定二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定蟾蜍坐骨神經(jīng)干復(fù)合動(dòng)作電位（CAP）的（1）臨界值和最大值（2）傳導(dǎo)速度（3）不應(yīng)期（相對不應(yīng)期、絕對不應(yīng)期）三、實(shí)驗(yàn)原理神經(jīng)系統(tǒng)對維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)起著重要作用，動(dòng)作電位（AP）是神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行通信聯(lián)系所采用的信號，多個(gè)神經(jīng)元的軸突集結(jié)成束形成神經(jīng)，APs沿感覺神經(jīng)有外周傳向中樞或沿運(yùn)動(dòng)神經(jīng)由中樞傳向

2、外周。坐骨神經(jīng)干由上百根感覺神經(jīng)和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)組成，分別聯(lián)系腿部的感受器和效應(yīng)器（骨骼?。Ｈ绻姶碳ひ桓x體的坐骨神經(jīng)干，通過細(xì)胞外引導(dǎo)方式，就能記錄到神經(jīng)干復(fù)合動(dòng)作電位（CAP）。一個(gè)CAP是一系列具有不同興奮性的神經(jīng)纖維產(chǎn)生的多個(gè)AP的總和。刺激強(qiáng)度越愛，興奮的神經(jīng)纖維數(shù)目就越多，CAP的幅度也就越大。與胞內(nèi)引導(dǎo)得到的單細(xì)胞AP相比，CAP是雙相電位，逐級遞增（非全或無），并且幅度較小。閾電位是指一個(gè)剛剛能觀測到的CAP，所對應(yīng)的刺激為閾刺激。在一定范圍內(nèi)增加刺激強(qiáng)度，CAP幅度相應(yīng)增大。最大CAP所對應(yīng)的最小刺激電位即最大刺激。動(dòng)作電位可以沿神經(jīng)以一定的速度不衰減地傳導(dǎo)，傳導(dǎo)速度的快慢基于

3、多種因素，這些因素決定了生物體對其壞境的適應(yīng)性。它們包括神經(jīng)的直徑、有無髓鞘、溫度等等。神經(jīng)在一次興奮過程中，其興奮性將發(fā)生一個(gè)周期性的變化，最終恢復(fù)正常。興奮的周期性變化，依次包括絕對不應(yīng)期、相對不應(yīng)期等等。絕對不應(yīng)期內(nèi)，無論多么強(qiáng)大的刺激都不能引起神經(jīng)再一次興奮；相對不應(yīng)期內(nèi)，神經(jīng)興奮性較低，較大的刺激能夠引起興奮。絕對不應(yīng)期決定了神經(jīng)發(fā)放沖動(dòng)（動(dòng)作電位）的最高頻率，保證了動(dòng)作電位不能疊加（區(qū)別于局部電位），以及單向傳導(dǎo)（只能有受刺激部位向遠(yuǎn)端傳導(dǎo)，不能返回）的特性。不應(yīng)期的產(chǎn)生依賴于細(xì)胞膜上特定離子通道的特點(diǎn)，如鈉、鉀離子通道。四、實(shí)驗(yàn)方法蟾蜍坐骨神經(jīng)標(biāo)本的制作1. 雙毀髓處死蟾蜍后，剝

4、去皮膚，暴露腰骶叢神經(jīng)，游離大腿肌肉之間的坐骨神經(jīng)干及其下行到小腿的兩個(gè)分支：脛神經(jīng)和腓神經(jīng)，三段結(jié)扎，剪去無關(guān)分支后離體。注意保持神經(jīng)濕潤。2. 將神經(jīng)搭于標(biāo)本盒內(nèi)，保證神經(jīng)與電極充分接觸，中樞端接觸刺激電極S1和S2，外周端接觸記錄電極R1-R2，之間接觸接地電極。3. 刺激輸出線兩夾子分別連接標(biāo)本盒的刺激電極S1和S2，插頭接生物信號采集系統(tǒng)RM6240的刺激輸出插口；信號輸入倒顯得紅色和綠色夾子分別連接記錄電極（綠色夾子在前，引導(dǎo)出正向波形，即出現(xiàn)的第一個(gè)波峰向上），黑色夾子連接接地電極，插頭接通道1.A. 蟾蜍坐骨神經(jīng)干復(fù)合動(dòng)作電位（CAP）臨界和最大幅度的確定（1） 打開信號采集軟

5、件，從“實(shí)驗(yàn)”菜單中選取“神經(jīng)干動(dòng)作電位”，出現(xiàn)自動(dòng)設(shè)置的界面，各項(xiàng)參數(shù)已設(shè)置好，界面中只有一個(gè)采集通道，對應(yīng)儀器面板上的通道1（因此信號輸入線應(yīng)連接在通道1）。（2） 確定裝置是否正常工作，以及神經(jīng)是否具有活性。采用較大的刺激強(qiáng)度，1V，刺激時(shí)程0.2ms，延時(shí)5ms，刺激模式為但刺激。選擇“同步觸發(fā)”，按下“開始刺激”后，正常情況下屏幕上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)雙相電位即CAP。（3） 快速降低刺激強(qiáng)度，確定CAP的閾電位。記錄刺激閾值及CAP幅度（波峰與波谷之間的差值）。（4） 以0.05V或更小的間隔，逐漸增大刺激強(qiáng)度，觀察CAP幅度的變化，同時(shí)，記錄刺激電位及對應(yīng)的CAP幅度，直到CAP達(dá)到穩(wěn)定，

6、即最大值（神經(jīng)標(biāo)本在正常生理活性時(shí)，1V以內(nèi)的刺激強(qiáng)度即可引起最大的CAP）。B. 蟾蜍坐骨神經(jīng)干復(fù)合動(dòng)作電位（CAP）傳導(dǎo)速度的確定（1） 從“實(shí)驗(yàn)”菜單中選取“動(dòng)作電位傳導(dǎo)速度”，界面出現(xiàn)兩個(gè)采集通道，對應(yīng)通道1和通道2，因此采用兩對引導(dǎo)電極R1-R2和R3-R4，同時(shí)輸入兩道信號。（2） 使用單刺激模式，調(diào)整刺激強(qiáng)度，使產(chǎn)生最大CAP。（3） 測量兩個(gè)通道顯示的動(dòng)作電位起點(diǎn)的時(shí)間差。（4） 測量R1和R3之間神經(jīng)的長度。（5） 重復(fù)步驟1-4至少三次。（6） 計(jì)算傳導(dǎo)速度：傳導(dǎo)速度=D（mm）/T（ms）（7） 計(jì)算幾次重復(fù)測量得到的傳導(dǎo)速度的平均值（Mean）和標(biāo)準(zhǔn)誤（SEM）。C.

7、蟾蜍坐骨神經(jīng)干復(fù)合動(dòng)作電位（CAP）不應(yīng)期的確定（1） 采用雙刺激模式，刺激條件相同，產(chǎn)生一對幅度相同的最大的CAP。（2） 逐漸減小兩刺激間隔，直到第二個(gè)CAP幅度剛剛開始減小，即進(jìn)入相對不應(yīng)期。此波間隔與絕對不應(yīng)期之差即為相對不應(yīng)期。（3） 繼續(xù)減小間隔，直到第二個(gè)CAP剛剛完全消失，此間隔即為絕對不應(yīng)期。（4） 重復(fù)步驟1-3至少三次。（5） 計(jì)算絕對不應(yīng)期和相對不應(yīng)期的均值（Mean）及標(biāo)準(zhǔn)誤（SEM）。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果A蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP閾值和最大幅度的確定圖1. 蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP的閾電位（當(dāng)前刺激強(qiáng)度為0.16V）圖2. 蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP的最大幅度2.28mV（當(dāng)前刺激強(qiáng)度為

8、0.70V）表1.蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP隨刺激強(qiáng)度的變化數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)刺激強(qiáng)度（V）CAP（mV）實(shí)驗(yàn)次數(shù)刺激強(qiáng)度（V）CAP（mV）10.912.08070.492.03020.842.07080.421.84230.772.04090.351.72040.702.280100.281.20050.632.080110.210.57060.562.013120.140.000根據(jù)上表可繪制下圖，曲線圖能更加直觀的顯示蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP隨刺激強(qiáng)度增加的變化趨勢。圖3 蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP隨刺激強(qiáng)度的變化曲線圖由以上圖表可知，當(dāng)刺激強(qiáng)度為0.16V時(shí)，剛好能觀察到一個(gè)CAP；之后隨著刺激強(qiáng)度增大，

9、動(dòng)作電位的幅度也就越來越大；當(dāng)刺激強(qiáng)度達(dá)到0.70V時(shí)，CAP達(dá)到最大，為2.280mV；繼續(xù)增大刺激強(qiáng)度，動(dòng)作電位的幅度就不會(huì)增大了，而是略微降低。由此可得在一定范圍內(nèi)，坐骨神經(jīng)干復(fù)合動(dòng)作電位的幅度隨著刺激強(qiáng)度增大而增大。但當(dāng)刺激強(qiáng)度超過一定范圍后，坐骨神經(jīng)干復(fù)合動(dòng)作電位就不再增大了。神經(jīng)干是混合纖維，包含著多種興奮性不同的神經(jīng)。閾強(qiáng)度的刺激剛剛可以引起其中一些興奮性較高的纖維產(chǎn)生動(dòng)作電位，隨著刺激強(qiáng)度的增加，其余興奮性較低的纖維陸續(xù)產(chǎn)生動(dòng)作電位。當(dāng)刺激超過頂強(qiáng)度時(shí)，全部神經(jīng)纖維產(chǎn)生動(dòng)作電位。所以神經(jīng)干的動(dòng)作電位會(huì)隨著刺激的增大而增大，直到產(chǎn)生最大動(dòng)作電位。 B蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP傳導(dǎo)速度的

10、確定圖4. 某次神經(jīng)干興奮傳導(dǎo)速度的測定圖表2. 蟾蜍坐骨神經(jīng)干傳導(dǎo)時(shí)間記錄數(shù)據(jù)R1、R3電極間距離傳導(dǎo)時(shí)間差t（ms）傳導(dǎo)速度（mm/ms）平均值（mm/ms）標(biāo)準(zhǔn)誤120mm0.9521.0524.3351.935220mm0.9521.05320mm0.7526.67420mm0.728.57 由上表數(shù)據(jù)可計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)差為3.87，標(biāo)準(zhǔn)誤為1.935，證明各組平行實(shí)驗(yàn)間誤差并不大，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確。C蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP不應(yīng)期的確定圖5.雙刺激下剛剛進(jìn)入相對不應(yīng)期內(nèi)的神經(jīng)干CAP圖圖6. 雙刺激下剛剛進(jìn)入絕對不應(yīng)期內(nèi)的神經(jīng)干CAP圖表3.蟾蜍坐骨神經(jīng)干相對不應(yīng)期和絕對不應(yīng)期的測量數(shù)據(jù)

11、相對不應(yīng)期（ms）絕對不應(yīng)期（ms）18.11.127.20.534.80.5Mean6.70.7SEM1.590.20 減小刺激間隔，直到第二個(gè)CAP開始減小，表明第二個(gè)刺激進(jìn)入了前一次興奮的相對不應(yīng)期，可得當(dāng)?shù)诙€(gè)CAP剛剛開始減小時(shí)的刺激間隔平均值為6.7ms，所以相對不應(yīng)期為6.7ms，但其標(biāo)準(zhǔn)誤為1.59，表明各組平行實(shí)驗(yàn)間差距較小，實(shí)驗(yàn)效果較好。蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP的絕對不應(yīng)期其平均值為0.7ms，且三組平行實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)誤為0.20，表明各組平行實(shí)驗(yàn)間差距很小。本次實(shí)驗(yàn)誤差可能原因?yàn)閷?shí)驗(yàn)時(shí)間較長，未及時(shí)將神經(jīng)標(biāo)本浸泡在任氏液中，導(dǎo)致神經(jīng)失活。三、 分析與討論1、對比動(dòng)作電位，分析神經(jīng)

12、干復(fù)合動(dòng)作電位（CAP）的特點(diǎn)，并解釋其隨刺激幅度變化而變化的現(xiàn)象。神經(jīng)干動(dòng)作電位振幅隨刺激電壓增加而增高,不具有“全或無”性質(zhì)。神經(jīng)干動(dòng)作電位是由許多這種興奮性不同的單根神經(jīng)纖維的動(dòng)作電位綜合成的復(fù)合性電位變化。一根神經(jīng)纖維在受到閾值以上刺激產(chǎn)生動(dòng)作電位不隨著刺激強(qiáng)度增大而增大，但是坐骨神經(jīng)干是有許多神經(jīng)纖維組成的，在受到閾值以上刺激時(shí)，由于引起不同數(shù)目神經(jīng)纖維產(chǎn)生動(dòng)作電位，隨著刺激強(qiáng)度增大，神經(jīng)纖維產(chǎn)生動(dòng)作電位的數(shù)目也越多，動(dòng)作電位的幅度也就越大，當(dāng)全部神經(jīng)纖維都產(chǎn)生動(dòng)作電位時(shí)，動(dòng)作電位的幅度就不會(huì)增大了。故在一定范圍內(nèi)，坐骨神經(jīng)干動(dòng)作電位的幅度隨著刺激強(qiáng)度增大而增大。2、分析解釋測量神經(jīng)

13、傳導(dǎo)速度的實(shí)驗(yàn)中通道2和1所記錄的CAP的不同之處；分析蟾蜍坐骨神經(jīng)干中所包含的神經(jīng)纖維種類及其傳導(dǎo)速度，判斷所測定的纖維類型，分析實(shí)驗(yàn)中可影響傳導(dǎo)速度數(shù)值的因素。（1）通道2記錄的CAP的幅度小于通道1記錄的CAP幅度。坐骨神經(jīng)中樞端的神經(jīng)纖維多，越向外周端神經(jīng)纖維越少，而通道2電極位于外周端，通道1電極位于中樞端。所以通道2處發(fā)生興奮的神經(jīng)纖維比通道1興奮的神經(jīng)纖維少，所以幅度比通道1小。（2）不同類型的神經(jīng)纖維傳導(dǎo)速度不同，其傳導(dǎo)速度主要受神經(jīng)纖維的直徑、內(nèi)阻及有無髓鞘的影響。蛙類的坐骨神經(jīng)干屬于混合性神經(jīng)，其中包含有粗細(xì)不等的各種纖維，其直徑一般為3-29m，其中直徑最粗的有髓纖維為A

14、類纖維，它是蛙神經(jīng)的主要組成部分，傳導(dǎo)速度在正常室溫下為35-40m/s。蟾蜍的坐骨神經(jīng)是混合神經(jīng)，由實(shí)驗(yàn)測得神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)速度是24.335m/s，可知其神經(jīng)纖維主要類型是A類神經(jīng)纖維。（3）實(shí)驗(yàn)中可影響傳導(dǎo)速度數(shù)值的因素：a) 分離坐骨神經(jīng)時(shí)不小心使用了鐵質(zhì)的解剖針、鑷子等，而不是玻璃分針，導(dǎo)致分離出來的神經(jīng)的活性不是很好，受到了損傷；b) 離體的神經(jīng)暴露在空氣中很容易干燥，生物活性受到影響；c) 神經(jīng)由于受到連續(xù)刺激，活性下降。d) 實(shí)驗(yàn)中神經(jīng)是否剝離干凈以及完整會(huì)影響其興奮傳導(dǎo)速度e) 環(huán)境溫度等也會(huì)影響神經(jīng)活性，從而影響其興奮傳導(dǎo)速度。3、分析不應(yīng)期之內(nèi) CAP變化的原因； 不應(yīng)期可

15、分為絕對不應(yīng)期和相對不應(yīng)期，在絕對不應(yīng)期內(nèi)，無論給以多大的刺激，CAP都不會(huì)改變，而在相對不應(yīng)期內(nèi)， CAP仍然會(huì)改變，只是所需的刺激強(qiáng)度更大。 絕對不應(yīng)期產(chǎn)生的原因：鈉通道激活后必須首先進(jìn)入失活狀態(tài)，然后才逐漸由失活狀態(tài)恢復(fù)到關(guān)閉狀態(tài)，以備下一次激活。它不能由激活狀態(tài)直接進(jìn)人關(guān)閉狀態(tài)。動(dòng)作電位產(chǎn)生過程中是由鈉通道激活導(dǎo)致鈉離子內(nèi)流，所以第一次興奮后，鈉通道由激活狀態(tài)進(jìn)人失活狀態(tài)后，這時(shí)無論給予其多么強(qiáng)大的刺激，均不能引起其再次開放，即引起新的動(dòng)作電位。 相對不應(yīng)期產(chǎn)生的原因：在絕對不應(yīng)期之后， Na離子通道部分開放，Na離子內(nèi)流，細(xì)胞的興奮性逐漸恢復(fù)，但仍低于原水平，受刺激后可發(fā)生興奮，但刺

16、激強(qiáng)度必須大于原來的閾強(qiáng)度。而且由于通道活性未達(dá)到正常水平，所以第二個(gè)動(dòng)作電位幅度小于會(huì)正常值。4、分析電生理實(shí)驗(yàn)中細(xì)胞外記錄和細(xì)胞內(nèi)記錄在方法學(xué)、所獲信號以及應(yīng)用方面的不同之處。細(xì)胞外記錄是指不用刺入細(xì)胞，只放在細(xì)胞表面或附近組織即可記錄的技術(shù)；細(xì)胞內(nèi)記錄則是要刺入細(xì)胞內(nèi)部進(jìn)行記錄。由于電極不刺入細(xì)胞，細(xì)胞外記錄不會(huì)對細(xì)胞造成傷害，對于非常小的細(xì)胞以及血壓、呼吸活動(dòng)引起震動(dòng)較大的在體情況下，難以用細(xì)胞內(nèi)記錄時(shí)使用細(xì)胞外記錄是非常實(shí)用的。而細(xì)胞內(nèi)記錄對儀器要求更加精準(zhǔn)，可準(zhǔn)確測定膜電位以及記錄突觸等微觀結(jié)構(gòu)的活動(dòng)。所以細(xì)胞外記錄主要利用可興奮組織如神經(jīng)、肌肉等的生物點(diǎn)現(xiàn)象，觀察組織細(xì)胞的正常功能、病理及藥物變化，如腦電圖等就是細(xì)胞外記錄的重要應(yīng)用。而細(xì)胞內(nèi)記錄是生理學(xué)發(fā)展到細(xì)胞水平后，研究神經(jīng)、肌肉等細(xì)胞基本生物特性的有利手段，如利用微電極技術(shù)將電極插入細(xì)胞膜內(nèi)，用于測量膜電位、EPSP 、IPSP等。5、分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)和應(yīng)該注意的問題（1） 分離坐骨神經(jīng)時(shí)，避免過度牽拉神經(jīng)，且需將周圍的結(jié)締組織去除干凈。（2） 用棉線結(jié)扎神經(jīng)時(shí)，棉線不要留的太長，以免干擾信號；（3） 分離后的神經(jīng)和肌肉要隨時(shí)保持濕潤，避免用手或鑷子觸碰神經(jīng)，肌肉如果太干 燥，又在強(qiáng)烈電刺激下， 很可能痙攣，這樣不僅損傷了神經(jīng)和肌肉，也導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)很難進(jìn)行下去。（4） 實(shí)驗(yàn)過程中要經(jīng)常用任氏液濕潤標(biāo)本，每