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1、神经生物学实验-家兔大脑实验 一、实验目的 1.记录家兔大脑皮层诱发电位；2.了解家兔大脑皮层运动区的刺激效应；3.学习去大脑方法。二、实验原理 大脑皮层诱发电位是指感觉传入系统受到刺激时，在大脑皮层上某一局限区域所引导的电位变化。诱发电位一般由主反应、次反应和后发放三个部分组成：主反应（潜伏期：820ms）出现在代表区中心，电位先正后负，反应突触前和突触后的电活动；次反应（潜伏期：3080ms）出现在代表区的周围区域，阈值较高，波形呈高幅正电位；后发放（次反应之后）是周期性、单向动作电位，可能是丘脑神经元周期性的电活动。本实验是以适当的电刺激作用于左前肢的浅桡神经，在右侧大脑皮层的感觉区引导
2、家兔的诱发电位。用这种方法可以确定动物的皮层感觉区，在研究皮层机能定位上起着重要作用，但是在实验过程中需要考虑自发放电对诱发电位的影响。由于大脑皮层随时都存在自发放电活动，诱发电位经常出现在自发电活动的背景上，为了减少自发放电的影响，我们可以利用电子平均装置，自发电位多次叠加，相互抵消（人的诱发电位），或者对实验动物深度麻醉，压抑自发放电活动的幅度。大脑皮层运动区是躯体运动机能的高级中枢，电刺激该区的不同部位，可以引起躯体不同部位的肌肉运动。人大脑皮层运动区的定位一般有交叉支配、倒置分布、区域大小与精细程度呈正比这三个原则。除上面部肌受双侧皮层支配外，躯体其他部分肌肉则是受对侧皮层支配，同样除
3、去头面部对应大脑皮层运动区是正立分布，躯体其他部分肌肉对应的大脑皮层运动区均为倒置分布。从中脑四叠体的前、后丘之间切断脑干的动物，称去大脑动物。在切断脑干前后丘的过程中，由于神经系统内，中脑以上水平的高级中枢对肌紧张的抑制作用被阻断，而中脑以下图 1 诱发电位过程图 图 2 大脑皮层运动区交叉倒置 各级中枢对肌紧张的易化作用相对加强，因此出现了伸肌紧张亢进的现象。动物表现为四肢僵直，头向后仰，尾向上翘的角弓反张状态，称为去大脑僵直。三、实验动物与器材 家兔、手术台、25氨基甲酸乙酯溶液、电子秤、针管、剪毛剪、手术刀、骨钻、牙科钻、针灸、咬骨钳、眼科剪、电脑 四、实验步骤（一）捉拿动物与麻醉 1
4、.用一只手全掌抓住兔子颈部皮肤，并用另一只手托住兔体对家兔进行捉拿。捉拿动物与实验过程中要小心不被兔爪抓伤或划伤，同时出手要稳、准，不能激怒动物，更不能虐待动物。2.称量家兔体重。3.每公斤家兔体重注射 1g 氨基甲酸乙酯，即 25%氨基甲酸乙酯溶液 4mL.注射麻药时需从兔子耳朵的边缘静脉血管进行静脉注射，推药的速度要慢，同时麻醉过程中需要注意兔子角膜反射是否变迟钝，放置麻醉过度。4.麻醉后将兔子腹位固定在手术台上，用剪毛剪将头顶步被毛剪去，用手术刀由眉间至枕骨部位纵向切开皮肤，沿中线切开骨膜，用手术刀柄自切口处向两侧剖开骨膜，暴露额骨及顶骨。（二）家兔大脑皮层诱发电位 1.用骨钻在一侧的顶
5、骨上开孔（勿伤及脑组织）矢状缝旁开 2mm，冠状缝后侧 3mm 处，确图 3 兔的抓取方法示意图 定钻孔位置，钻孔位置见图 4。2.用钟表手拿安装牙科钻(直径约 1.5mm)，调节钻头钻进深度(约 2mm)。将钻头插在定位点，垂直向下压并旋转钻头，缓缓进钻，至有突破感时即停止钻孔(此时钻头刚好接触到皮层)。旋出钟表手拿，牙科钻头留置。3.将通道的绿色电极连接牙科钻，红色和黑色电极连接皮肤切口处，适当调节参数，观察自发脑电的波形变化，记录脑电信号（自发放电）。4.将针灸针刺入对侧前肢及后肢皮下，连接刺激电极进行电刺激，强度以肢体因刺激微动为宜，观察皮层诱发电位，如诱发电位不明显，改变引导电极位置
6、，寻找较大、恒定的诱发电位区域。（三）皮层刺激反应 1.用骨钻在一侧的顶骨上开孔（部分二已完成），将咬骨钳小心伸入孔内，自孔处向四周咬骨以扩展创口。向前开颅至额骨前部，向后开至顶骨后部及人字缝之前（切勿掀动人字缝前的顶骨，以免出血不止）。2.用眼科剪小心剪开脑膜，暴露脑组织。用温热生理盐水浸湿的薄棉片盖在裸露的大脑皮层上防止干燥。3.放松动物四肢，用棉球吸干脑表面的液体。用电极刺激大脑皮层不同区域（图 5），观察动图 4 钻孔位置示意图 物躯体反应。每次刺激后休息 12min 再进行下一次刺激。（四）去大脑僵直 1.将动物改为腹位固定，分离两侧颈总动脉并结扎之。2.继续开颅，暴露大脑半球后缘。
7、4.将动物置于手术台上，数分钟（约 10min）后出现去大脑僵直现象。五、实验结果（一）家兔大脑皮层诱发电位 诱发电位实验结果如图 6，图 7 与图 8 为未受到刺激情况下的家兔大脑皮层电位。因为U 盘数据丢失的缘故，该部分实验结果来自柯耀斌、梁帆小组。图 5 家兔皮层运动定位参考图 a 头部 b 咀嚼 c 前肢 d 竖耳 e 举尾 图 6 家兔大脑皮层诱发电位 by 柯耀斌、梁帆 图 7 无刺激状态下家兔大脑皮层电位 by 柯耀斌、梁帆 图 8 无刺激状态下家兔大脑皮层电位 by 柯耀斌、梁帆 （二）皮层刺激反应 对家兔大脑皮层进行刺激后观察肢体活动，记录刺激有效部位如图 9.图 9 家兔大
8、脑皮层刺激结果 如图 9 所标识 a、b、c 三处，刺激 a 处会使家兔进行咀嚼和头部运动，a 位于矢状线旁，切迹连线后；刺激 b 处会使家兔发生竖耳，b 处位于旁矢状线内，冠状线后；刺激 c 处家兔前肢略有移动，c 处位于矢状线旁，顶间前线前。其他各处刺激未发现家兔有明显反应。（三）去大脑僵直 首先周二实验用兔麻醉过深死亡未能撑到这一部分实验，周三实验用兔结果如图 10，周四实验用兔如图 11.周三去大脑僵直结果不好，家兔四肢未僵直，切的位置不够好，未准确找到四叠体。周四将大脑翻开找到四叠体后切，尾巴僵直明显，四肢略微僵直，头部未僵直。图 9 去大脑僵直（周三）图 10 去大脑僵直（周四）六
9、、讨论 实验用家兔对氨基甲酸乙酯敏感性有较大的个体差异，第一只使用的家兔在注射正常剂量氨基甲酸乙酯情况下麻醉过深，在进行第二部分实验时死亡，第二只家兔注射氨基甲酸乙酯之后未进入麻醉状态，此后多次补药依旧坚持将近一个小时依旧清醒，由于时间原因将该家兔放回笼子第二天再进行实验。第二天上午加大氨基甲酸乙酯剂量进行注射才得以继续进行实验。第一只家兔死亡不但由于麻醉过深，还有部分原因是因为实验过程中未开灯进行保暖，这给我们提醒进行实验时一定要时刻注意实验动物的状态，确保实验的顺利进行。在进行皮层刺激反应时，刺激图 9 的 a 处，家兔的头部反应及咀嚼动作极为明显，而 b处与 c 处的动作虽然可以观测到，但动作幅度较小，而且竖耳时所刺激部位与图 5 示例有所偏差。