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生理學-實驗指導:神經干動作電位

生理學:實驗指導 神經干動作電位:◎實驗目的◎實驗原理◎實驗步驟◎標本的制備◎坐骨神經標本制備◎神經干動作電位實驗現象※<實驗目的>1.學習神經干復合動作電位(actionpotential)的記錄方法和神經興奮傳導速度的測定方法;2.了解蛙類坐骨神經干動作電位的基本波形(單相和雙相動作電位);3.觀察不同刺激強度對神經干動作電位的影響!<實驗原理>神經纖維的興奮表現為動作電位的產生和傳導,神經干動作電位是神經
  實驗目的 實驗原理 實驗步驟 
 標本的制備 坐骨神經標本制備
 神經干動作電位實驗現象
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      1. ※<實驗目的>

        1. 學習神經干復合動作電位(action potential)的記錄方法和神經興奮傳導速度的測定方法;
        2. 了解蛙類坐骨神經干動作電位的基本波形(單相和雙相動作電位);
        3. 觀察不同刺激強度對神經干動作電位的影響。
        ※<實驗原理>

        神經纖維的興奮表現為動作電位的產生和傳導,神經干動作電位是神經興奮的客觀標志。處于興奮部位的膜外電位負于未興奮部位,呈現外負內正的反極化狀態(tài)。因此,興奮部位與未興奮部位產生電位差。當神經沖動通過后,興奮處的膜內外電位又恢復到靜息時水平。神經干興奮過程所發(fā)生的這種膜電位變化稱神經干動作電位。用電生理學方法可引導出此電位差及其變化,并加以顯示。
        如果將兩引導電極置于正常完整的神經干表面,當神經干一端興奮后,興奮波先后通過兩個引導電極處,可記錄到兩個方向相反的電位偏轉波形,稱為雙相動作電位。如果兩個引導電極之間的神經組織有損傷,興奮波只通過第一個引導電極,不能傳導到第二個引導電極,則記錄到一個方向的電位偏轉波形,稱為單相動作電位。
        由于神經干動作電位是由不同興奮閾值、傳導速度和幅值的動作電位總和而成,故又稱為神經干復合動作電位,其幅度在一定范圍內可隨刺激強度的變化而變化。
        動作電位在神經纖維上的傳導具有一定的速度。不同類型的神經纖維,其傳導速度(V)各不相同,取決于神經纖維的直徑、內阻、有無髓鞘、溫gydjdsj.org.cn/pharm/度等因素。蛙類坐骨神經干中以Aα類纖維為主,傳導速度為35m/s ~40m/s。測定神經沖動在神經干上傳導的距離(d)與通過這些距離所需的時間(t),即可根據v= d/t,求出神經沖動的傳導速度。
        ※<實驗步驟>

        1.制備坐骨神經-腓神經標本(sciatic nerve- peroneal nerve specimen)
        (1) 破壞腦、脊髓  取蛙一只,用自來水沖洗干凈。左手握蛙,用食指下壓頭部前端,拇指按壓背部,使頭前俯。右手持探針由頭端沿正中線向尾端觸劃,觸到凹陷處即枕骨大孔所在部位(圖 1)。將探針由此垂直刺入枕骨大孔,再將針折向前方插入gydjdsj.org.cn/yaoshi/顱腔并左右搗毀腦組織,然后將針退出至刺入點皮下,針尖倒向后方,通過椎管搗毀脊髓。待四肢肌肉松弛,呼吸消失,表示腦和脊髓完全破壞,否則按上法重新?lián)v毀。

        圖 1 破壞蛙腦、脊髓的方法

          (2) 去除軀干上部和內臟  在骶髂關節(jié)水平上0.5cm-1cm處剪斷脊柱,左手握住脊柱下方斷端,使頭與內臟自然下垂,右手持粗剪刀,沿脊柱兩側剪除一切內臟及頭胸部,留下后肢、骶骨、脊柱以及緊貼于脊柱兩側的坐骨神經(圖 2)。

        圖 2  剪除軀干上部和內臟

          (3) 剝皮  左手握緊脊柱斷端,右手捏住斷端邊緣皮膚,用力向下剝掉全部后肢的皮膚(圖 3)。把標本放在盛有任氏液的燒杯中。洗凈雙手及用過的全部手術器械。再進行下面步驟。

        圖 3  剝掉后背及后肢皮膚

          (4) 分離兩腿   用鑷子夾住脊柱將標本提起,背面朝上,剪去向上突起的尾骨。然后沿正中線用粗剪刀將脊柱和恥骨聯(lián)合中央剪開分為兩半(勿損傷神經)。將標本浸入盛有任氏液的培養(yǎng)皿內。
        (5) 制作坐骨神經-腓神經標本  取一腿放置蛙板中央,腹側向上用蛙釘固定。用玻璃分針沿脊柱側游離坐骨神經,并于近脊柱端用任氏液浸泡過的棉線結扎。再將標本背面朝上放置,剪去梨狀肌及其附近的結締組織。循坐骨神經溝找出坐骨神經大腿段,用玻璃分針小心剝離,然后從脊柱端將坐骨神經剪斷,手持結扎線輕輕提起,剪斷坐骨神經所有分支,游離神經至腘窩處。坐骨神經在腘窩上方分為脛神經和腓神經兩支。在分叉下剪斷內側的脛神經。沿腓腸肌溝分離腓神經直至足部,用線結扎并剪斷。也可剪斷腓神經而分離脛神經,制備坐骨神經-脛神經標本。將制備好的神經標本浸泡在任氏液中數分鐘,待其興奮性穩(wěn)定后開始實驗。
        2. 標本安裝和儀器連接
        按圖 4所示用導線連接實驗儀器。在BL-420E系統(tǒng)刺激輸出端口上連接一對刺激電極,刺激電極的正極連接神經干標本盒的S1,負極連接S2,地線接地。兩對引導電極的正極分別連接在R1和R3上,負極分別連接在R2和R4上,引導電極的另一端分別連接在BL-420E系統(tǒng)的1、2通道。將標本盒內所有電極用浸有任氏液的棉球擦拭,從任氏液中取出坐骨神經-腓神經標本,用濾紙吸去過多液體,置于標本盒內各電極上,粗的一端放在刺激電極上,細的一端放在記錄電極上。打開計算機,啟動BL-420E生物機能實驗系統(tǒng)。

        圖 4  神經干動作電位及其傳導速度測定裝置示意圖

          3. 觀察項目
        (1) 觀察不同刺激強度對神經干動作電位的影響   由菜單選取“實驗項目-肌肉神經實驗-神經干動作電位的引導”。啟動刺激器,刺激強度從零開始逐漸增加,當刺激強度增加到剛能引起微小動作電位時,此刺激強度稱為閾強度(threshold intensity),記錄其數值。繼續(xù)增加刺激強度,觀察神經干動作電位是否也相應增加大。當刺激強度引起的動作電位的幅值達最大時,再增加刺激強度,動作電位的幅值不再增加,該刺激強度稱為最大刺激強度,記錄其數值。
        (2) 觀察雙向動作電位   ① 動作電位幅值不再增大時,記錄潛伏期(latency period),從刺激偽跡到動作電位起始點的時間)、雙相動作電位上下相的幅度和整個動作電位持續(xù)的時間。 ② 將神經干標本放置方向倒換后,觀察動作電位的變化。 ③ 把引導電極R1和R2調換位置后,觀察動作電位的變化。
        (3) 動作電位傳導速度的測定  點擊“實驗項目-肌肉神經實驗-神經干傳導速度的測定”,輸入R1與R3的距離(d)。選取1、2通道,調節(jié)各參數,使1、2通道的波形處于最佳。計算機會計算出兩個動作電位的潛伏期差值(t2-t1)。根據v=d/t2-t1,即可計算出神經干動作電位的傳導速度。
        (4) 觀察單向動作電位  在記錄電極R1、R2之間,用小鑷子夾傷神經干或用藥物(如普魯卡因)阻斷,可見第一通道動作電位的第二相消失,變?yōu)閱蜗鄤幼麟娢弧5诙ǖ赖膭幼麟娢幌。記錄單相動作電位的潛伏期、持續(xù)時間和幅值。

        ※<蛙標本的制備>

        ※<坐骨神經標本的制備>

        ※<神經干動作電位實驗現象>

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