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1、蟾蜍坐骨神经干复合动作电位特性蟾蜍坐骨神经干复合动作电位特性PropertiesofCompoundActionPotentialsonToadSciaticNerveTrunk陆源陆源浙江大学医学院浙江大学医学院目的目的(Objectives)：1.1.应用微机生物信号采集处理系统应用微机生物信号采集处理系统测测定蟾蜍坐定蟾蜍坐骨神骨神经经干复合干复合动动作作电电位参数、刺激位参数、刺激强强度与度与动动作作电电位振幅和位振幅和动动作作电电位的位的传导传导速度速度2.2.观观察神察神经损伤经损伤、药药物物对对神神经兴奋传导经兴奋传导的影响的影响3.3.探探讨讨蟾蜍坐骨神蟾蜍坐骨神经经干的生理特
2、性及复合干的生理特性及复合动动作作电电位形成的机制。位形成的机制。动作电位的产生原理动作电位的产生原理MechanismofActionPotentialGenesis单相动作电位单相动作电位(MonophasicActionPotential)损伤区兴奋区细胞外引导电极检流计双相动作电位双相动作电位(BiphasicActionPotential)兴奋区细胞外引导电极检流计（引导电极距离大于动作电位波长）（引导电极距离大于动作电位波长）双相动作电位双相动作电位(BiphasicActionPotential)兴奋区细胞外引导电极检流计（引导电极距离小于动作电位波长）（引导电极距离小于动作电位
3、波长）动作电位的传导ConductionofAP动作电位以局部电流的形式传导局部电流动作电位传导速度的测定动作电位传导速度的测定(MeasurementofConductionVelocityofAP)+St传导速度测定=SACt刺激器输入通道R1-Rr1+R2-R2+刺激伪迹刺激伪迹(Stimulusartifact)刺激伪迹AP刺激器放大器+地刺激电流i-i+R+R-地刺激伪迹是刺激电流通过导电介质扩散至两引导电极而形成的电位差信号。影响神经纤维兴奋性的因素影响神经纤维兴奋性的因素(FactorsEffectingNerveFibersExcitability)神经纤维的直径神经纤维的直径
4、有无髓鞘有无髓鞘物种物种温度温度药物（如普鲁卡因）、离子（药物（如普鲁卡因）、离子（K）等的影响等的影响影响神经纤维兴奋性的因素影响神经纤维兴奋性的因素FactorsEffectingNerveFibersExcitability纤维分类A类(有髓)B类(有髓)C类(无髓)AAAAsCdrC来源初级肌梭传入纤维、支配梭外肌的传出纤维皮肤的触、压觉传入纤维支配梭内肌的传出纤维皮肤痛、温觉传入纤维自主神经节前纤维自主神经节后纤维后根中传导痛觉的传入纤维纤维直径（m）13-228-134-81-41-30.3-1.30.4-1.2传导速度(m/s)70-12030-7015-3012-303-150
5、.7-2.30.4-2.01.材料和方法材料和方法(materialsandmethods)1.1实验动物实验动物蟾蜍（中华蟾蜍指名亚种，蟾蜍（中华蟾蜍指名亚种，ZhuoshanToad）目的目的应用微机生物信号采集处理系统记录应用微机生物信号采集处理系统记录蟾蜍坐骨神蟾蜍坐骨神经经干干复合复合动动作作电电位位（compound action potentialcompound action potential，CAPCAP），），观观察刺察刺激激、神神经损伤经损伤、药药物物对对神神经兴奋经兴奋性、兴奋性、兴奋传导传导的影响的影响并并探探讨讨其其机制。机制。1.材料和方法材料和方法(mater
6、ialsandmethods）1.2药品药品任氏液、任氏液、3mol氯化钾氯化钾1.3器材器材RM6240微机生物信号处理系统（成都仪器厂）、神经干微机生物信号处理系统（成都仪器厂）、神经干标本盒。标本盒。1.4坐骨神经干制备坐骨神经干制备蟾蜍毁脑脊髓，去上肢和内脏，下肢剥皮浸于任蟾蜍毁脑脊髓，去上肢和内脏，下肢剥皮浸于任氏液中。蟾蜍下肢背面向上置于蛙板上，剪去尾椎；标本腹面向上，用玻氏液中。蟾蜍下肢背面向上置于蛙板上，剪去尾椎；标本腹面向上，用玻璃分针分离脊柱两侧神经丛，用线在近脊柱处结扎，剪断神经；将神经干璃分针分离脊柱两侧神经丛，用线在近脊柱处结扎，剪断神经；将神经干从腹面移向背面。标本
7、背面向上固定，从大腿至跟腱分离坐骨神经。坐骨从腹面移向背面。标本背面向上固定，从大腿至跟腱分离坐骨神经。坐骨神经标本置任氏液中备用神经标本置任氏液中备用1.5仪器连接和参数仪器连接和参数神经干标本盒两对引导电极分别接微机生物信神经干标本盒两对引导电极分别接微机生物信号处理系统号处理系统1、2通道。通道。仪器参数：仪器参数：1、2通道时间常数通道时间常数0.02s、滤波频、滤波频率率1KHz、灵敏度、灵敏度5mV，采样频率：，采样频率：40KHz，扫描速度：，扫描速度：0.5ms/div。单刺激激方式，刺激幅度单刺激激方式，刺激幅度1.2V，刺激波宽，刺激波宽0.1ms，延迟，延迟5ms，同步触
8、发。，同步触发。1.6动作电位引导动作电位引导神经干标本置于标本盒的电极上，神经与电极接触神经干标本置于标本盒的电极上，神经与电极接触良好，调节刺激电压，记录动作电位。良好，调节刺激电压，记录动作电位。2.观察（观察（observations)2.1观察中枢端观察中枢端CAP用用1.0V电压，波宽电压，波宽0.1ms的单个方波激刺激神经干的单个方波激刺激神经干末梢端，观察中枢端末梢端，观察中枢端CAP正、负向振幅正、负向振幅(amplitude，A)和时程和时程(duration，D)。2.2测定双相动作电位（测定双相动作电位（biphasicactionpotential,BAP)用用1.0
9、V电压，电压，波宽波宽0.1ms的单个方波激刺激神经干中枢端，测定末梢端的单个方波激刺激神经干中枢端，测定末梢端BAP正、负相振正、负相振幅和时程。幅和时程。2.3传导速度测定传导速度测定用用1.0V电压，波宽电压，波宽0.1ms的单个方波激刺激神经的单个方波激刺激神经干中枢端，测定第干中枢端，测定第1和第和第2对引导电极引导对引导电极引导CAP起点的时间差起点的时间差t，根，根据据SR1-R2-/t计算出计算出AP的传导速度。的传导速度。2.4测定单相动作电位（测定单相动作电位（monophasicactionpotential，MAP）用镊子夹用镊子夹伤对伤对1对引导电极间的神经干，然后用
10、对引导电极间的神经干，然后用1.0V电压，波宽电压，波宽0.1ms的单个方波的单个方波激刺激神经干中枢端，测定末梢端激刺激神经干中枢端，测定末梢端MAP振幅和时程。振幅和时程。2.5观察刺激强度（观察刺激强度（U）与动作电位振幅的关系）与动作电位振幅的关系刺激波宽刺激波宽0.1ms，刺激，刺激电压从电压从0.1V开始，开始，按步长按步长0.05V增加，刺激电压每增加一次刺激神经干增加，刺激电压每增加一次刺激神经干一次，并记录刺激电压和一次，并记录刺激电压和MAP振幅。振幅。2.6测定测定KCl处理前后处理前后MAP振幅振幅刺激电压刺激电压1.0V，刺激波宽，刺激波宽0.1ms，记录记录3mol
11、/LKCl处理前，处理后处理前，处理后5时时MAP的振幅。的振幅。1.材料和方法材料和方法(materialsandmethods)1.1实验动物实验动物蟾蜍（中华蟾蜍指名亚种，蟾蜍（中华蟾蜍指名亚种，ZhuoshanToad）目的目的应用微机生物信号采集处理系统记录应用微机生物信号采集处理系统记录蟾蜍坐骨神蟾蜍坐骨神经经干复合干复合动动作作电电位位（compound action potentioncompound action potention，CAPCAP），观观察刺激察刺激、神神经损伤经损伤、药药物物对对神神经兴奋经兴奋性、兴奋性、兴奋传导传导的影响的影响并并探探讨讨其其机制。机制。
12、蟾蜍坐骨神经干复合动作电位特性蟾蜍坐骨神经干复合动作电位特性张某某张某某（浙江大学远程学院护理（浙江大学远程学院护理浙江浙江杭州杭州310031）1.2药品药品任氏液、任氏液、3mol氯化钾氯化钾1.3器材器材RM6240微机生物信号处理系统（成都仪器厂）、神经干微机生物信号处理系统（成都仪器厂）、神经干标本盒。标本盒。1.4坐骨神经干制备坐骨神经干制备蟾蜍毁脑脊髓，去上肢和内脏，下肢剥皮浸蟾蜍毁脑脊髓，去上肢和内脏，下肢剥皮浸于任氏液中。蟾蜍下肢背面向上置于蛙板上，剪去尾椎；标本腹面于任氏液中。蟾蜍下肢背面向上置于蛙板上，剪去尾椎；标本腹面向上，用玻璃分针分离脊柱两侧神经丛，用线在近脊柱处结
13、扎，剪向上，用玻璃分针分离脊柱两侧神经丛，用线在近脊柱处结扎，剪断神经；将神经干从腹面移向背面。标本背面向上固定，从大腿至断神经；将神经干从腹面移向背面。标本背面向上固定，从大腿至跟腱分离坐骨神经。坐骨神经标本置任氏液中备用跟腱分离坐骨神经。坐骨神经标本置任氏液中备用1.5仪器连接和参数仪器连接和参数神经干标本盒两对引导电极分别接微机生物信神经干标本盒两对引导电极分别接微机生物信号处理系统号处理系统1、2通道。通道。仪器参数：仪器参数：1、2通道时间常数通道时间常数0.02s、滤波频、滤波频率率1KHz、灵敏度、灵敏度5mV，采样频率：，采样频率：100KHz，扫描速度：，扫描速度：0.2ms
14、/div。单刺激激方式，刺激幅度单刺激激方式，刺激幅度1.0V，刺激波宽，刺激波宽0.1ms，延迟，延迟2ms，同步触发。，同步触发。1.6动作电位引导动作电位引导神经干标本置于标本盒的电极上，神经与电极接神经干标本置于标本盒的电极上，神经与电极接触良好，调节刺激电压，记录动作电位。触良好，调节刺激电压，记录动作电位。2.观察（观察（observations)2.1观察中枢端观察中枢端CAP用用1.0V电压，波宽电压，波宽0.1ms的单个方波激刺激神经干的单个方波激刺激神经干末梢端，观察中枢端末梢端，观察中枢端CAP正、负向振幅正、负向振幅(amplitude，A)和时程和时程(duratio
15、n，D)。2.2测定双相动作电位（测定双相动作电位（biphasicactionpotential,BAP)用用1.0V电压，电压，波宽波宽0.1ms的单个方波激刺激神经干中枢端，测定末梢端的单个方波激刺激神经干中枢端，测定末梢端BAP正、负相振正、负相振幅和时程。幅和时程。2.3传导速度测定传导速度测定用用1.2V电压，波宽电压，波宽0.1ms的单个方波激刺激神经的单个方波激刺激神经干中枢端，测定第干中枢端，测定第1和第和第2对引导电极引导对引导电极引导CAP起点的时间差起点的时间差t，根，根据据SR1-R2-/t计算出计算出AP的传导速度。的传导速度。2.4测定单相动作电位（测定单相动作电
16、位（monophasicactionpotential，MAP）用镊子夹用镊子夹伤对伤对1对引导电极间的神经干，然后用对引导电极间的神经干，然后用1.2V电压，波宽电压，波宽0.1ms的单个方波的单个方波激刺激神经干中枢端，测定末梢端激刺激神经干中枢端，测定末梢端MAP振幅和时程。振幅和时程。2.5观察刺激强度（观察刺激强度（U）与动作电位振幅的关系）与动作电位振幅的关系刺激波宽刺激波宽0.1ms，刺激，刺激电压从电压从0.1V开始，开始，按步长按步长0.05V增加，刺激电压每增加一次刺激神经干增加，刺激电压每增加一次刺激神经干一次，并记录刺激电压和一次，并记录刺激电压和MAP振幅。振幅。2.
17、6测定测定KCl处理前后处理前后MAP振幅振幅刺激电压刺激电压1.2V，刺激波宽，刺激波宽0.1ms，记录记录3mol/LKCl处理前，处理后处理前，处理后5时时MAP的振幅。的振幅。3.结果结果(results)3.2刺激电压刺激电压1.2V，波宽，波宽0.1ms时，动作电位正相振幅时，动作电位正相振幅 Ap1smV大于大于负相振幅负相振幅 Ap2smV，两者有显著性差异（两者有显著性差异（p0.05)；动作电位正相；动作电位正相时程时程 Dp1sms显著短于负相时程显著短于负相时程 Dp2sms，两者有显著性差异，两者有显著性差异（p0.05)；单相动作时程；单相动作时程 Dmsms显著长
18、于双相动作电位正相显著长于双相动作电位正相 Dp1sms，两者有显著性差异，两者有显著性差异（p0.05)。3.4在刺激电压低于在刺激电压低于Uthreshold时，测不到动作电位；刺激电压从时，测不到动作电位；刺激电压从Uthreshold增加至增加至Umaximal，动作电位振幅呈曲线增长，刺激电压，动作电位振幅呈曲线增长，刺激电压高于高于Umaximal动作电位振幅不再增长，见图动作电位振幅不再增长，见图1。A（mV)图1刺激强度与动作电位振幅的关系U(V)0.51.01.52463.5刺激电压刺激电压1.2V，3molKCl处理前，动作电位振幅为处理前，动作电位振幅为 Ac1smV，处
19、理后，处理后5min，动作电位振幅为，动作电位振幅为 At1smV，与处理前比有显著性，与处理前比有显著性差异（差异（p0.05)，见表，见表2。表表23molKCl对动作电位振幅的影响对动作电位振幅的影响3MolKCl处理前处理前Ac1(mV)处理后处理后At1(mV)123456 x xs4.讨论讨论(discussion)4.4在两引导电极间夹伤神经，神经冲动传导被阻断，双相动作电位在两引导电极间夹伤神经，神经冲动传导被阻断，双相动作电位负相波消失，形成一相正波，于此可见，双相动作电位是神经冲动负相波消失，形成一相正波，于此可见，双相动作电位是神经冲动先后通过两个引导电极形成的，冲动通过
20、第先后通过两个引导电极形成的，冲动通过第1个电极，形成动作电位个电极，形成动作电位的正相波，冲动通过第的正相波，冲动通过第2个电极，形成动作电位的负相波。个电极，形成动作电位的负相波。4.1刺激电压从刺激电压从Uth增加至增加至Umax，神经干动作电位振幅随刺激电压增加，神经干动作电位振幅随刺激电压增加而增高。神经干动作电位不具有而增高。神经干动作电位不具有“全或无全或无”性质。坐骨神经干为不同性质。坐骨神经干为不同类型的神经纤维组成，各个类型纤维的兴奋性水平不同类型的神经纤维组成，各个类型纤维的兴奋性水平不同1，在一个，在一个有限的范围内神经干动作电位的大小与刺激的强度成比例有限的范围内神经
21、干动作电位的大小与刺激的强度成比例2。4.2蛙神经冲动的传导速度在蛙神经冲动的传导速度在20时约为每秒时约为每秒30米米3，本实验所测得，本实验所测得的蟾蜍坐骨神经干动作电位的传导速度为的蟾蜍坐骨神经干动作电位的传导速度为.4.3刺激蟾蜍坐骨神经干中枢端，可在其末梢端引导出动作电位，反刺激蟾蜍坐骨神经干中枢端，可在其末梢端引导出动作电位，反之也然，由此可以证明离体蟾蜍坐骨神经具有双向传导兴奋的能力。之也然，由此可以证明离体蟾蜍坐骨神经具有双向传导兴奋的能力。5.参考文献参考文献(references)1MaryA.B.勃雷兹尔勃雷兹尔.神经系统的电活动神经系统的电活动.1984.第第1.版版.
22、科学出版社科学出版社.北京北京P452.DJAIDLEY.可兴奋细胞的生理可兴奋细胞的生理.1983年年09月第月第1版版.学科学出版社学科学出版社.北京北京P613MaryA.B.勃雷兹尔勃雷兹尔.神经系统的电活动神经系统的电活动.1984.第第1.版版.科学出版社科学出版社.北京北京P354.5在两引导电极间夹伤神经，神经冲动传导被阻断，双相动作电在两引导电极间夹伤神经，神经冲动传导被阻断，双相动作电位负相波消失，形成的单相动作电位时程显著长于双相动作电位正相位负相波消失，形成的单相动作电位时程显著长于双相动作电位正相时程，单相动作电位振幅大于等于双相动作电位正相振幅。即负相波时程，单相动
23、作电位振幅大于等于双相动作电位正相振幅。即负相波的存在，使双相动作电位正相波的时程和振幅减小，据此可以推测，的存在，使双相动作电位正相波的时程和振幅减小，据此可以推测，正相波与负相波在时间轴上重叠，正相波和负相波叠加，叠加发生在正相波与负相波在时间轴上重叠，正相波和负相波叠加，叠加发生在正相波去极后期或复极早期，负相去极波与正相复极波叠加，负相波正相波去极后期或复极早期，负相去极波与正相复极波叠加，负相波振幅减小，正相波时程缩短。因此双相动作电位正相波大于负相振幅，振幅减小，正相波时程缩短。因此双相动作电位正相波大于负相振幅，正相时程短于负相时程。正相时程短于负相时程。4.63molKCl处理
24、神经，动作电位消失，这表明神经冲动传导被阻断。处理神经，动作电位消失，这表明神经冲动传导被阻断。根据离子学说，动作电位是由胞外钠离子通过钠通道内流形成的，细胞根据离子学说，动作电位是由胞外钠离子通过钠通道内流形成的，细胞外高钾使膜电位升高，膜电位高于阈电位时，钠通道失活，产生去极化外高钾使膜电位升高，膜电位高于阈电位时，钠通道失活，产生去极化阻滞，神经的兴奋性丧失。阻滞，神经的兴奋性丧失。思考题思考题阈电位阈电位引起钠通道大量开放时的临界膜电位。阈刺激阈刺激保持刺激持续时间和刺激强度变化率不变，引起机体或组织细胞产生反应的最小刺激强度。最大刺激最大刺激保持刺激持续时间和刺激强度变化率不变情况，引起机体或组织细胞产生最大反应的最小刺激强度。刺激伪迹：刺激伪迹是否是生物电？引导神经干动作电位采用双端输入方式。引导神经干动作电位采用交流耦合方式。神经干动作电位是否具有“全或无”性质？为什么叙述神经干动作电位传导速度的测定方法。用超过最大刺激的刺激强度刺激神经干，神经干动作电位是否会增大？为什么？双相动作电位是如何形成的。采用什么实验方法可引导出单相动作电位。神经纤维的动作电位有何作用？高浓度KCl作用于神经干对神经的兴奋传导有何影响？为什么？