神经干动作电位及其速度测定 坐骨神经干不应期测定 蚌埠医学院 机能实验中心

实验目的 学习神经干标本的制备。 观察坐骨神经干的单相、双相动作电位、双向性传导并测定其传导速度。 观察机械损伤对神经兴奋和传导的影响 学习绝对不应期和相对不应期的测定方法 了解蛙类坐骨神经干产生动作电位后其兴奋性的规律性变化

实验原理 用电刺激神经，在刺激电极的负极下神经纤维膜内产生去极化，当去极化达到阈电位，膜上产生一次可传导的快速电位反转，即动作电位； 神经干由许多神经纤维组成。其动作电位是以膜外记录方式记录到的复合动作电位； 如果两个引导电极置于兴奋性正常的神经干表面，兴奋波先后通过两个电极处，便引导出两个方向相反的电位波形，称双相动作电位。

双相动作电位 (Biphasic Action Potential) 兴奋区 细胞外引导电极 检流计

动作电位的传导 (Conduction of AP) ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ 局部电流 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 动作电位以局部电流的形式传导

实验原理 如果两个引导电极之间的神经纤维完全损伤，兴奋波只通过第一个引导电极，不能传至第二个引导电极，则只能引导出一个方向的电位偏向波形，称单向动作电位。

单相动作电位(Monophasic Action Potential) 损伤区 兴奋区 细胞外引导电极 检流计

刺激伪迹(Stimulus artifact) 刺激器 放大器 + － 地 刺激电流 i- i+ R+ R- 刺激伪迹 AP 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。

动作电位传导速度的测定 Measurement of Conduction Velocity of AP 刺激器 输入通道 + － R1- Rr1+ R2- R2+ S Δt  传导速度测定  υ=  SAC Δt

实验原理 神经组织在接受一次刺激产生兴奋后，其兴奋性将会发生规律性的变化，依次经过绝对不应期、相对不应期、超常期和低常期，然后回到正常水平。采用两次脉冲，通过调节两次脉冲间隔，可测得坐骨神经的绝对不应期和相对不应期。

材料和方法－材料 蟾蜍或蛙；蛙板、探针、粗剪刀、细剪刀、尖镊子、玻璃分针、大头针、培养皿、滴管、 瓷碗、锌铜弓或铝银电极、任氏液、铁支架，张力换能器，瓷碗，培养皿，微机生物信号采集处理仪等 。  

材料和方法－方法 1. 坐骨神经干标本的制备 1.1 毁脑脊髓 1.2 剪除躯干上部及内脏 1.3 剥皮（之后洗净双手和全部手术器械） 1.2 剪除躯干上部及内脏 1.3 剥皮（之后洗净双手和全部手术器械） 1.4 完成坐骨神经标本 1.4.1 分离两腿 1.4.2 游离坐骨神经 1.4.3 完成坐骨神经标本

标本的制备 剪除躯干上部及内脏 图4-1-4 剥去皮肤

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。

2 .仪器连接 神经干标本盒。 微机生物信号处理系统 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1、2通道 S+ S- E R1 - R1+ R2- R2+ 微机生物信号处理系统 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1、2通道

2.1传导速度的测定（及参数设置） 采样频率 通道模式 扫描速度 灵敏度 时间常数 滤波频率

2.2不应期的测定（及参数设置） 采用双刺激模式，逐步增加波间隔 第二个动作电位出现时的刺激间隔及第二个动作电位振幅刚开始与第一个相等时的刺激间隔

RM6240系统蟾蜍坐骨神经动作电位引导实验界面 3.实验结果 RM6240系统蟾蜍坐骨神经动作电位引导实验界面 单向、双向动作电位的波形特点 动作电位的传导速度、神经干不应期时程

注意事项 神经尽可能分离得长一些 标本制备时要注意保持标本的湿润 标本制备时尽量避免使用尖锐的器械，以免损伤神经 使用电刺激时，刺激强度不宜太大，否则可能导致神经的损伤 注意接地，防止干扰

单相、双相动作电位的记录

1.实验步骤 1.1 末梢引导 条件：刺激电压1.2，刺激波宽0.1ms + - R1- R1 + R2- R2 + + - R1- R1 + R2- R2 + Peripheral end Central end 1.2 刺激强度（U）与动作电位振幅（A）的关系 条件：刺激电压0.2～2V，刺激波宽0.1ms 1.3 单相动作电位参数测定 + - R1- R1 + R2- R2 + Peripheral end Central end

2.观察（observations) 2.1中枢端引导 条件：刺激电压1.2V，刺激波宽0.1ms + - R1- R1 + R2- 2.1中枢端引导        条件：刺激电压1.2V，刺激波宽0.1ms + - R1- R1 + R2- R2 + 中枢端引导的动作电位 Central end Peripheral end

2.2 末梢端引导 条件：刺激电压1.2V，刺激波宽0.1ms + - R1- R1 + R2- R2 + Peripheral end 2.2 末梢端引导        条件：刺激电压1.2V，刺激波宽0.1ms + - R1- R1 + R2- R2 + Peripheral end Central end Ap1 Dp2 Ap2 Dp1 Ap1 Ap2

2.3 传导速度测定 条件：刺激电压1.2V，刺激波宽0.1ms + - R1- R1 + R2- R2 + Peripheral end 2.3 传导速度测定   条件：刺激电压1.2V，刺激波宽0.1ms + - R1- R1 + R2- R2 + Peripheral end Central end S R1- R2- S R1- R2- Δt υ=  Δt

2.4 单相动作电位参数测定 + - R1- R1 + R2- R2 + Peripheral end Central end Am Am + - R1- R1 + R2- R2 + Peripheral end Central end Am Am Dm Dm

2.5 刺激强度（U）与动作电位振幅（A）的关系 条件：刺激电压0.1～2，刺激波宽0.1ms A（mV) U(V) Threshold stimulus Maximal stimulus 刺激强度与动作电位振幅的关系 要求：测定阈强度和最大刺激强度，刺激强度与动作电位振幅的关系曲线 神经干引导所获得复合动作电位（ compound action potential (CAP）与单神经纤维引导的动作电位的性质有所不同。

3.结果(results) 3.1 刺激波宽0.1ms时，阈刺激0.35±0.08V；最大刺激Umax±s V，刺激电压1.2V时，动作电位的传导速度为 ±s （m/s)， 表1 蟾蜍坐骨神经干动作电位参数 (x±s) n Uth(V) Umax (V) υ (m/s) Ap1 (mV) Ap2 () Dp1 (ms) Dp2 () Am (ms) Dm (ms) 1 2 3 4 5 6 3.2 刺激电压1.2V，波宽0.1ms时，动作电位正相振幅Ap1±s mV大于负相振幅Ap2±s mV， 两者有显著性差异（ p<0.05)；动作电位正相时程 Dp1±s ms显著短于负相时程Dp2±s ms，两者有显著性差异（p<0.05)，见表1和图1、图2 。

Ap1 Ap2 Dp1 t 图1 蟾蜍坐骨神经干双相动作电位 图2 蟾蜍坐骨神经干单相动作电位 Am Dm 3.3 刺激电压1.2V时，单相动作电位振幅Am±s mV大于双相动作电位正相振幅Ap1±s mV，两者无显著性差异（p>0.05)；单相动作时程Dm±s ms显著长于双相动作电位正相D p1±s ms，两者有显著性差异（p<0.05)，见图1、图2和表1。

3.4 在刺激电压低于Uthreshold时，测不到动作电位；刺激电压从Uthreshold增加至Umaximal，动作电位振幅呈曲线增长，刺激电压高于Umaximal动作电位振幅不再增长，见图3。 A（mV) 图3 刺激强度与动作电位振幅的关系 U(V) 0.5 1.0 1.5 2 4 6 3.5 刺激电压1.2V， 3mol KCl处理前，动作电位振幅为 Ac1 ±s mV ，处理后5min，动作电位振幅为 At1 ±s mV ，与处理前比有显著性差异（p<0.05) ，见表3。

刺激电压从Uth增加至Umax，神经干动作电位振幅随 刺激电压增加而增高。神经干动作电位为什么不具 有“全或无”特点。 4. 讨论 刺激电压从Uth增加至Umax，神经干动作电位振幅随 刺激电压增加而增高。神经干动作电位为什么不具 有“全或无”特点。 单相、双相动作电位的形成 动作电位传导的速度测定的原理和常见的影响因素 绝对不应期和相对不应期形成的原因 影响实验结果的主要干扰因素

5. 思考题 在一定范围内，神经干动作电位幅度随刺激强度增大而增大，是否与动作电位的“全或无”矛盾？ 刺激神经干时，由于任氏液是导电液，刺激电流可沿神经干表面的任氏液传导而被记录，如何与神经干动作电位区别？ 什么叫刺激伪迹，是怎样发生的？怎样鉴别刺激伪迹和神经干动作电位？ 神经被夹伤或经KCl溶液处理后，动作电位的第二相为何消失? 引导电极调换位置后，动作电位波形有无变化?为什么? 能否用从刺激电极的阴极到第一个引导电极的距离测算神经动作电位传导速度?如何测得?

6. 根据你的结果推测蛙的坐骨神经干中的神经纤维主 要属于那种类型的纤维？ 7. 将神经干标本置于4℃的任氏液中浸泡后，神经冲动 的传导速度有何改变?为什么? 什么是绝对不应期和相对不应期？刺激落到相对不应 期内时，其动作电位的幅值为什么减小？ 为什么在绝对不应期内，神经对任何强度的刺激都不 再发生反应？ 10. 绝对不应期的长短有什么生理学意义？ 假如有一个神经的绝对不应期为2ms，那么这一神经 每秒钟内最多可以发放多少次神经冲动？