蛙的坐骨神經(jīng)—腓腸肌的標本制作及神經(jīng)干的性質實驗

1、中央民族大學生命與環(huán)境科學學院 實驗報告 生理學實驗報告 蛙的坐骨神經(jīng)腓腸肌的標本制作及神經(jīng)干的性質實驗 姓名：唐勝華 學號：0941063 學院：生環(huán)學院 班級：09 生科 指導老師：覃筱燕 完成時間：2011.10.17 組別：十一、十二組 成員：韓旭思 關晴月 唐勝華一、實驗目的1、學習蛙類動物單毀髓和雙揮髓的處死辦法。2、學習并掌握坐骨神經(jīng)腓腸肌標本以及腓腸肌標本制備的方法。3、學習電刺激方法及肌肉收縮的記錄方法。4、觀察刺激強度與肌肉收縮反應的關系。5、觀察肌肉收縮的總和以及強直收縮現(xiàn)象。6、觀察蛙坐骨神經(jīng)干復合動作電位的基本波形，并了解其產(chǎn)生的原理。7 學習蛙和蟾蜍離體神經(jīng)干上神經(jīng)

2、沖動傳導速度的方法和原理。二、實驗原理 腓腸肌由許多的纖維組成，刺激腓腸肌時，不同的刺激強度會引起肌肉的不同反應，。當刺激強度過小時，不應期肌肉發(fā)生收縮反應，此時的刺激為閾下刺激。而能引起肌肉發(fā)生收縮的最小刺激強度，為域刺激，但全部肌纖維同時收縮時，則出現(xiàn)最大的收縮反應。這時，即使再加大刺激強度，肌肉的收縮強度也不會隨之而增大?？梢砸鸺∪獍l(fā)生最大收縮反應的最小刺激強度為最適刺激。 肌肉組織對于一個域上強度的刺激，發(fā)生一次迅速地收縮反應，即單收縮。單收縮的過程分為三個時期，潛伏期、收縮期、舒張期。 兩個同等強度的域上刺激，相繼作用與神經(jīng)腓腸肌標本，如果刺激間隔大于單個收縮的時程，肌肉則出現(xiàn)兩個

3、單獨的單收縮；如果刺激間隔小于單收縮的過程而大于不應期，則出現(xiàn)兩個收縮反應的重疊，及收縮的總和。 如果第二次刺激在第一個收縮反映的不應期內(nèi)，則第二次刺激不產(chǎn)生收縮反應。 但同等強度的連續(xù)域上刺激作用于標本時，則出現(xiàn)多個反應的疊加，及強直收縮。但第一手所發(fā)生在第一收縮的舒張期，即發(fā)生不完全強直收；后一收縮發(fā)生在第一次收縮的收縮期時，各自的收縮完全融合，肌肉出現(xiàn)持續(xù)的收縮狀態(tài)，即發(fā)生完全的強直收縮。 神經(jīng)干在收到有效刺激以后可以產(chǎn)生復合動作電位，標志著神經(jīng)發(fā)生興奮。如果在離體神經(jīng)干的一端施加刺激，從另一端引導傳來的興奮沖動，可以記錄出雙向動作電位，假如在引導的兩個電極之間將神經(jīng)干麻醉或損壞，阻斷其

4、興奮傳導能力，這時候記錄出的動作電位就成為單相動作電位。神經(jīng)細胞的動作電位是以“全或無”方式發(fā)生的。但是，復合動作電位的幅值在一定刺激強度下市隨刺激強度的增加而增大的。如果在原理刺激點的不同距離處分別引導離體神經(jīng)干動作電位，兩引導點之間的距離為 m，在兩引導點分別引導出的動作電位的時相差為 s。即可按照公式 vm/s來計算出興奮的傳導速度。蛙類的坐骨神經(jīng)干屬于混合性神經(jīng)，其中包含有粗細不等的各種纖維，其直徑一般為 329m，其中直徑最粗的有髓纖維為 a 類纖維，它是蛙神經(jīng)的主要組成部分，傳導速度在正常室溫下為 3540m/s。當神經(jīng)干在屏蔽盒內(nèi)一端收到刺激時，表現(xiàn)為負電位變化的動作電位由刺激點

5、開始從前向后傳導。設前端通道電極為 b后端通道電極為 c當動作電位傳到 b 電極部位時，b、c 之間出現(xiàn)電位差，c 為正，b 為負，掃描線向上偏移。當動作電位繼續(xù)傳導至 b、c 兩電極下或兩電極之間時，b、c 又處于等電位狀態(tài)，掃描線回到基線。當動作電位進一步推到 c 電極部位時， c 之間又出現(xiàn)電位差， 為正， 為負， b、 b c與電位達到 b 電極時相反，掃描線向下偏移。其后，記錄又回到零位。這樣獲得的記錄就為雙相動作電位。 圖 1、神經(jīng)干上復合電位傳導的特征為了驗證神經(jīng)在膜上是以局部電流的方式傳導興奮，我們可以設置驗證試驗。在b、 c 之間滴加普魯卡因時，由于普魯卡因對神經(jīng)具有麻醉作用

6、，神經(jīng)的興奮被阻斷，此時 b 位于無損傷部位，而 c 則被阻斷。在進行刺激前就可以記錄到 b 為正，c 為負的損傷電位。當在神經(jīng)干一端進行刺激時，b 級的電位變化實際上是由于負電位抵消了損傷電位所致。當動作電位傳導到 c 極時，由于 c 極部分已喪失了興奮性，不會再引起電位變化，因此，整個記錄呈現(xiàn)出單相動作電位。 圖 2、阻斷劑阻斷神經(jīng)興奮傳導實驗三、實驗步驟 1、蟾蜍神經(jīng)腓腸肌標本的制作參考：解景田，劉燕強，崔庚寅. 生理學實驗第三版，高等教育出版社2009.1:3639 2、刺激強度和頻率與肌肉收縮的關系：解景田，劉燕強，崔庚寅. 生理學實驗第三版，高等教育出版社2009.1:4041 3

7、、神經(jīng)干動作電位傳導速度的測定：解景田，劉燕強，崔庚寅. 生理學實驗第三版，高等教育出版社2009.1：4346 注：試驗中相關操作對照圖片四、實驗結果1、刺激強度與肌肉收縮的關系。 圖 3、刺激強度與肌肉的收縮關系實驗圖片中，在低于 0.060v 的電壓刺激時，肌肉不發(fā)生收縮，說明在較低的電位刺激時，并不能引起神經(jīng)細胞膜表面的 na和 k的電壓門控開放，神經(jīng)細胞內(nèi)的k和細胞外面的 na無法通過通道流出或進入細胞內(nèi)，這就使得神經(jīng)細胞無法形成局部電流，膜仍處于靜息膜電位狀態(tài)。而當電壓剛好變成 0.06v 的時候，蛙的腓腸肌收縮一次，表明神經(jīng)接受刺激，興奮沿神經(jīng)傳導至腓腸肌，引起腓腸肌肌膜電位發(fā)生

8、變化，同時興奮收縮，這說明蟾蜍神經(jīng)腓腸肌標本的閾電位為 0.060v。當用 0.085v 以上的電壓刺激時，肌肉的收縮強度不再隨著電壓的變大而變大，這時神經(jīng)細胞在接受較大的刺激之后，雖然還是能夠興奮，但是因為神經(jīng)細胞膜表面的 na和 k離子通道已全部開啟，此時的離子交換以達到最大限度，膜電位也不能再變大，所以產(chǎn)生的興奮還是和以前最適刺激一樣，并不會發(fā)生更大的興奮，亦即腓腸肌不會出現(xiàn)給大幅度的收縮這表明蟾蜍神經(jīng)腓腸肌標本的最適刺激強度為 0.085v。2、刺激頻率與肌肉收縮的關系。在用強度為 1.00v 的電壓改變頻率刺激神經(jīng)時，肌肉的收縮頻率隨著刺激電流頻率的變大而發(fā)生變化。首先，在低于 5h

9、z 的電流刺激神經(jīng)干時，肌肉的兩次收縮互不干擾，中間還有一段間隔時間，此段時間膜處于靜息電位水平。這說明后一次電流刺激時，肌肉已經(jīng)經(jīng)歷了絕對不應期、相對不應期、超常期和低常期，亦即神經(jīng)與肌膜電位已恢復靜息狀態(tài)，等待下一次刺激并作出刺激應答的準備。隨著頻率的逐漸變大，到達 5hz 時肌肉的收縮開始出現(xiàn)重疊，發(fā)生的是不強直收縮，第一次肌肉還在舒張的時候，神經(jīng)又將興奮傳導至肌膜并再次發(fā)生收縮，使得肌肉呈現(xiàn)持續(xù)收縮的狀態(tài)。刺激頻率越來越大，重疊區(qū)域越來越大，最后在頻率到達 13hz 時，前一次肌肉收縮處于收縮期時，第二次刺激也正好處于收縮期，則兩次收縮完全重疊，發(fā)生強直收縮，肌肉呈現(xiàn)連續(xù)收縮的狀態(tài)。由

10、圖表下行的數(shù)據(jù)可以看出，在頻率低于或等于 5.0hz 時發(fā)生的是單獨收縮，而在 6.00hz 至13.00hz 時，發(fā)生的是不完全強直收縮，而在頻率大于 13.0hz 時，發(fā)生的事強直收縮。 圖 4、刺激頻率與肌肉收縮的關系3、外源電刺激測定神經(jīng)干的傳導刺激的速度。由圖可知，紅色曲線代表的 a 與 d 電極間電壓變化的對應曲線，藍色曲線代表是b 與 c 間的電壓變化曲線。紅線與 x 軸的第一個交點說明 a 點開始興奮，此時 d點處于靜息狀；紅線與 x 軸的第二個交點是 a 點恢復靜息電位，而 d 點剛開始興奮。測得 a 與 d 點間的距離為 2.5cm傳導時間為 4.60ms，根據(jù)公式 vs/

11、t 得到v19.50m/s，而實驗儀器測得速度是 19.26m/s，相當差不是很大，絕對誤差小于規(guī)定值，這也驗證了實驗儀器的可靠性。 圖 5、神經(jīng)干復合電位傳導速度的測定的雙相曲線五、結果分析討論1、刺激強度和肌肉收縮的關系。神經(jīng)細胞的興奮是因為膜內(nèi)外的 na和 k離子濃度變化引起的，膜上存在著許多的 na和 k離子通道，它們都有電壓門控系統(tǒng)控制離子通道的開與閉。在刺激的強度很小的時候，由于不足以使得電壓門控通道開放，故無法引起神經(jīng)細胞興奮，只有在強度足夠大的時候，神經(jīng)細胞才會興奮并傳導至肌肉。細胞膜上的na和 k離子通道是有限的，給予一個最適刺激強度，na和 k離子通道將全部開放，神經(jīng)達到最

12、大興奮性。若給予神經(jīng)細胞更大的刺激強度，因為離子通道的限制，神經(jīng)細胞也不可能出現(xiàn)更大的興奮性。本次試驗在給與神經(jīng)細胞 0.060v的電壓刺激時，神經(jīng)剛好發(fā)生興奮，此為蛙坐骨神經(jīng)的閾電位；當刺激電壓為0.080v 時，蛙腓腸肌收縮達到最大限度，這為蛙坐骨神經(jīng)的最適刺激電位。2、刺激頻率與肌肉收縮的關系。蛙腓腸肌在收縮時，肌細胞會相繼出現(xiàn)絕對不應期、相對不應期、超常期和低常期，若在相對不應期或者超常期早期給予細胞另外一個刺激，肌細胞的第一次興奮正處于舒張期，而新的刺激會使得肌肉發(fā)生收縮，這樣肌肉會出現(xiàn)持續(xù)收縮的狀態(tài)，稱之為不完全強直收縮；但若在肌細胞興奮地低常期或者超常期后期給予一個新的刺激，肌細

13、胞此時正處于收縮狀態(tài)，新的刺激也會使得細胞收縮，兩次收縮效果相疊加，肌肉處于持續(xù)最大收縮狀態(tài)，此稱之為完全強直收縮。蛙的腓 完全強直收縮刺激頻率大于 13hz。腸肌細胞不完全收縮刺激頻率為 5hz 至 13hz，3、神經(jīng)干興奮傳到速度的測定。神經(jīng)干復合電位的傳導速度受到多種因素的影響，首先是神經(jīng)纖維的粗細，其次是纖維本身的性質，還有就是實驗中處理的正確與好壞。在剝離神經(jīng)纖維時，剝離不徹底，有損傷，或者剝離不干凈及碰觸金屬物體都會影響神經(jīng)纖維的傳導速度。六、注意事項一、刺激強度與頻率和肌肉收縮的關系。1 經(jīng)常用任氏液浸潤標本，保持生理活性。2 肌槽兩電極之間不要殘留液體，防止電極間短路。3 每次刺激后須讓肌肉休息 30s 以上 ，連續(xù)刺激不可超過 5 秒，以免標本疲勞。4 找準最適刺激強度，以防刺激過強而損傷神經(jīng).5 換能器與標本連線的張力保持不變。6 如果肌肉在未給刺激時即出現(xiàn)攣縮，需檢查電器接地是否良好。7. 在蟾蜍去皮后，切忌水洗，應用任氏液沖洗浸泡 15mina。二、神經(jīng)干興奮傳到速度的測定。1分離坐骨神經(jīng)時， 避免過度牽拉神經(jīng)，絕對不允許用手或金屬鑷子鉗夾神經(jīng)。2 神經(jīng)纖維盡可能分得長一些。3 防止神經(jīng)干燥，一段時間后，取下神經(jīng)標本，用任氏液濕潤，并蓋上盒蓋。4 為了精確測量神經(jīng)干復合動作電位的