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生理学-实验指导:神经干动作电位

生理学:实验指导 神经干动作电位:◎实验目的◎实验原理◎实验步骤◎标本的制备◎坐骨神经标本制备◎神经干动作电位实验现象※<实验目的>1.学习神经干复合动作电位(actionpotential)的记录方法和神经兴奋传导速度的测定方法;2.了解蛙类坐骨神经干动作电位的基本波形(单相和双相动作电位);3.观察不同刺激强度对神经干动作电位的影响。※<实验原理>神经纤维的兴奋表现为动作电位的产生和传导,神经干动作电位是神经
  实验目的 实验原理 实验步骤 
 标本的制备 坐骨神经标本制备
 神经干动作电位实验现象
※<实验目的>

1. 学习神经干复合动作电位(action potential)的记录方法和神经兴奋传导速度的测定方法;
2. 了解蛙类坐骨神经干动作电位的基本波形(单相和双相动作电位);
3. 观察不同刺激强度对神经干动作电位的影响。
※<实验原理>

神经纤维的兴奋表现为动作电位的产生和传导,神经干动作电位是神经兴奋的客观标志。处于兴奋部位的膜外电位负于未兴奋部位,呈现外负内正的反极化状态。因此,兴奋部位与未兴奋部位产生电位差。当神经冲动通过后,兴奋处的膜内外电位又恢复到静息时水平。神经干兴奋过程所发生的这种膜电位变化称神经干动作电位。用电生理学方法可引导出此电位差及其变化,并加以显示。
如果将两引导电极置于正常完整的神经干表面,当神经干一端兴奋后,兴奋波先后通过两个引导电极处,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。如果两个引导电极之间的神经组织有损伤,兴奋波只通过第一个引导电极,不能传导到第二个引导电极,则记录到一个方向的电位偏转波形,称为单相动作电位。
由于神经干动作电位是由不同兴奋阈值、传导速度和幅值的动作电位总和而成,故又称为神经干复合动作电位,其幅度在一定范围内可随刺激强度的变化而变化。
动作电位在神经纤维上的传导具有一定的速度。不同类型的神经纤维,其传导速度(V)各不相同,取决于神经纤维的直径、内阻、有无髓鞘、温www.lindalemus.com/pharm/度等因素。蛙类坐骨神经干中以Aα类纤维为主,传导速度为35m/s ~40m/s。测定神经冲动在神经干上传导的距离(d)与通过这些距离所需的时间(t),即可根据v= d/t,求出神经冲动的传导速度。
※<实验步骤>

1.制备坐骨神经-腓神经标本(sciatic nerve- peroneal nerve specimen)
(1) 破坏脑、脊髓  取蛙一只,用自来水冲洗干净。左手握蛙,用食指下压头部前端,拇指按压背部,使头前俯。右手持探针由头端沿正中线向尾端触划,触到凹陷处即枕骨大孔所在部位(图 1)。将探针由此垂直刺入枕骨大孔,再将针折向前方插入www.lindalemus.com/yaoshi/颅腔并左右捣毁脑组织,然后将针退出至刺入点皮下,针尖倒向后方,通过椎管捣毁脊髓。待四肢肌肉松弛,呼吸消失,表示脑和脊髓完全破坏,否则按上法重新捣毁。

图 1 破坏蛙脑、脊髓的方法

  (2) 去除躯干上部和内脏  在骶髂关节水平上0.5cm-1cm处剪断脊柱,左手握住脊柱下方断端,使头与内脏自然下垂,右手持粗剪刀,沿脊柱两侧剪除一切内脏及头胸部,留下后肢、骶骨、脊柱以及紧贴于脊柱两侧的坐骨神经(图 2)。

图 2  剪除躯干上部和内脏

  (3) 剥皮  左手握紧脊柱断端,右手捏住断端边缘皮肤,用力向下剥掉全部后肢的皮肤(图 3)。把标本放在盛有任氏液的烧杯中。洗净双手及用过的全部手术器械。再进行下面步骤。

图 3  剥掉后背及后肢皮肤

  (4) 分离两腿   用镊子夹住脊柱将标本提起,背面朝上,剪去向上突起的尾骨。然后沿正中线用粗剪刀将脊柱和耻骨联合中央剪开分为两半(勿损伤神经)。将标本浸入盛有任氏液的培养皿内。
(5) 制作坐骨神经-腓神经标本  取一腿放置蛙板中央,腹侧向上用蛙钉固定。用玻璃分针沿脊柱侧游离坐骨神经,并于近脊柱端用任氏液浸泡过的棉线结扎。再将标本背面朝上放置,剪去梨状肌及其附近的结缔组织。循坐骨神经沟找出坐骨神经大腿段,用玻璃分针小心剥离,然后从脊柱端将坐骨神经剪断,手持结扎线轻轻提起,剪断坐骨神经所有分支,游离神经至腘窝处。坐骨神经在腘窝上方分为胫神经和腓神经两支。在分叉下剪断内侧的胫神经。沿腓肠肌沟分离腓神经直至足部,用线结扎并剪断。也可剪断腓神经而分离胫神经,制备坐骨神经-胫神经标本。将制备好的神经标本浸泡在任氏液中数分钟,待其兴奋性稳定后开始实验。
2. 标本安装和仪器连接
按图 4所示用导线连接实验仪器。在BL-420E系统刺激输出端口上连接一对刺激电极,刺激电极的正极连接神经干标本盒的S1,负极连接S2,地线接地。两对引导电极的正极分别连接在R1和R3上,负极分别连接在R2和R4上,引导电极的另一端分别连接在BL-420E系统的1、2通道。将标本盒内所有电极用浸有任氏液的棉球擦拭,从任氏液中取出坐骨神经-腓神经标本,用滤纸吸去过多液体,置于标本盒内各电极上,粗的一端放在刺激电极上,细的一端放在记录电极上。打开计算机,启动BL-420E生物机能实验系统。

图 4  神经干动作电位及其传导速度测定装置示意图

  3. 观察项目
(1) 观察不同刺激强度对神经干动作电位的影响   由菜单选取“实验项目-肌肉神经实验-神经干动作电位的引导”。启动刺激器,刺激强度从零开始逐渐增加,当刺激强度增加到刚能引起微小动作电位时,此刺激强度称为阈强度(threshold intensity),记录其数值。继续增加刺激强度,观察神经干动作电位是否也相应增加大。当刺激强度引起的动作电位的幅值达最大时,再增加刺激强度,动作电位的幅值不再增加,该刺激强度称为最大刺激强度,记录其数值。
(2) 观察双向动作电位   ① 动作电位幅值不再增大时,记录潜伏期(latency period),从刺激伪迹到动作电位起始点的时间)、双相动作电位上下相的幅度和整个动作电位持续的时间。 ② 将神经干标本放置方向倒换后,观察动作电位的变化。 ③ 把引导电极R1和R2调换位置后,观察动作电位的变化。
(3) 动作电位传导速度的测定  点击“实验项目-肌肉神经实验-神经干传导速度的测定”,输入R1与R3的距离(d)。选取1、2通道,调节各参数,使1、2通道的波形处于最佳。计算机会计算出两个动作电位的潜伏期差值(t2-t1)。根据v=d/t2-t1,即可计算出神经干动作电位的传导速度。
(4) 观察单向动作电位  在记录电极R1、R2之间,用小镊子夹伤神经干或用药物(如普鲁卡因)阻断,可见第一通道动作电位的第二相消失,变为单相动作电位。第二通道的动作电位消失。记录单相动作电位的潜伏期、持续时间和幅值。

※<蛙标本的制备>

※<坐骨神经标本的制备>

※<神经干动作电位实验现象>

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