生理學(xué)-實驗指導(dǎo):神經(jīng)干動作電位

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

1.制備坐骨神經(jīng)-腓神經(jīng)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。右手持探針由前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 1-1)將探針由此垂直刺入枕骨大孔，再將針折向前方插入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 1-1 破壞蛙腦、脊髓的方法

(2) 去除軀干上部和內(nèi)臟  在骶髂關(guān)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(nèi)臟自然下垂，右手持粗剪刀，沿脊柱兩側(cè)剪除一切內(nèi)臟及頭胸部，留下后肢、骶骨、脊柱以及緊貼于脊柱兩側(cè)的坐骨神經(jīng)（圖 1-2)。

圖 1-2  剪除軀干上部和內(nèi)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 1-3)。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(shù)器械。再進行下面步驟。

 圖 1-3 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(jīng))。將標本浸入盛有任氏液的培養(yǎng)皿內(nèi)。

(5) 制作坐骨神經(jīng)-腓神經(jīng)標本  取一腿放置蛙板中央，腹側(cè)向上用蛙釘固定。用玻璃分針沿脊柱側(cè)游離坐骨神經(jīng)，并于近脊柱端穿線結(jié)扎。再將標本背面朝上放置，剪去梨狀肌及其附近的結(jié)締組織。循坐骨神經(jīng)溝找出坐骨神經(jīng)大腿段，用玻璃分針小心剝離，然后從脊柱端將坐骨神經(jīng)剪斷，手持結(jié)扎線輕輕提起，剪斷坐骨神經(jīng)所有分支，游離神經(jīng)至腘窩處。坐骨神經(jīng)在腘窩上方分為脛神經(jīng)和腓神經(jīng)兩支。在分叉下剪斷內(nèi)側(cè)的脛神經(jīng)。沿腓腸肌溝分離腓神經(jīng)直至足部，用線結(jié)扎并剪斷。也可剪斷腓神經(jīng)而分離脛神經(jīng)，制備坐骨神經(jīng)-脛神經(jīng)標本。將制備好的神經(jīng)標本浸泡在任氏液中數(shù)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 2-1所示用導(dǎo)線連接實驗儀器。在刺激輸出端口上連接一對刺激電極，刺激電極的正極連接S₁，負極連接S₂，地線接地。兩對引導(dǎo)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(dǎo)電極的另一端分別連接在微機的1、2通道。將標本盒內(nèi)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(jīng)-腓神經(jīng)標本，置于標本盒內(nèi)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 2-1 神經(jīng)干動作電位及其傳導(dǎo)速度測定裝置示意圖

3. 實驗觀察

(1) 觀察不同刺激強度對神經(jīng)干動作電位的影響   由菜單選取“實驗項目-肌肉神經(jīng)實驗-神經(jīng)干動作電位的引導(dǎo)”。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(shù)值。繼續(xù)增加刺激強度，觀察神經(jīng)干動作電位是否也相應(yīng)增加大。當刺激強度引起的動作電位的幅值達最大時，該刺激強度稱為最大刺激強度，記錄其數(shù)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(jīng)干標本放置方向倒換后，觀察動作電位的變化。 ③ 把引導(dǎo)電極R₁和R₂調(diào)換位置后，觀察動作電位的變化。

(3) 動作電位傳導(dǎo)速度的測定  點擊“實驗項目-肌肉神經(jīng)實驗-神經(jīng)干傳導(dǎo)速度的測定”，輸入R₁與R₃的距離（d)。選取1、2通道，調(diào)節(jié)各參數(shù)，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(jù)v=d/t₂-t₁，即可計算出神經(jīng)干動作電位的傳導(dǎo)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(jīng)干或用藥物（如普魯卡因)阻斷，可見動作電位的第二相消失，變?yōu)閱蜗鄤幼麟娢�。記錄單相動作電位的潛伏期、持續(xù)時間和幅值。