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文檔簡介

1、人體解剖及動物生理學實驗報告神經(jīng)干復合動作電位【實驗題目】神經(jīng)復合動作電位1、蟾蜍坐骨神經(jīng)干復合動作電位(CAP)閾值和最大幅度的測定2、蟾蜍坐骨神經(jīng)干復合動作電位(CAP)傳導速度的測定3、蟾蜍坐骨神經(jīng)干復合動作電位(CAP)不應期的測定【實驗目的】確定蟾蜍坐骨神經(jīng)干復合動作電位(CAP)的1、 臨界值和最大值2、傳導速度3、不應期(包括絕對不應期和相對不應期)【實驗原理】神經(jīng)系統(tǒng)對維持機體穩(wěn)態(tài)起著重要作用,動作電位(AP)是神經(jīng)系統(tǒng)進行通信聯(lián)系所采用的信號。多個神經(jīng)元的軸突集結成束形成神經(jīng),APs沿感覺神經(jīng)經(jīng)外周傳向中樞或沿運動神經(jīng)由中樞傳向外周。坐骨神經(jīng)干由上百根感覺神經(jīng)和運動神經(jīng)組成,

2、分別聯(lián)系腿部的感受器和效應器(骨骼?。?。如果電刺激一根離體的坐骨神經(jīng)干,通過細胞外引導方式,就能記錄到神經(jīng)干復合動作電位(CAP)。一個CAP是一系列具有不同興奮性的神經(jīng)纖維產(chǎn)生的多個AP的總和。刺激強度越大,興奮的神經(jīng)纖維數(shù)目就越多,CAP的幅度也就越大。與胞內引導得到的單細胞AP相比,CAP是雙相電位,逐級遞增(非全或無),并且幅度較小。閾電位是指一個剛剛能觀測到的CAP,所對應的刺激為閾刺激。在一定范圍內增加刺激強度,CAP幅度相應增大。最大CAP所對應的最小刺激電位即最大刺激。動作電位可以沿神經(jīng)以一定的速度不衰減地傳導,傳導速度的快慢基于多種因素,這些因素決定了生物體對其壞境的適應性。

3、它們包括神經(jīng)的直徑、有無髓鞘、溫度等等。神經(jīng)在一次興奮過程中,其興奮性將發(fā)生一個周期性的變化,最終恢復正常。興奮的周期性變化,依次包括絕對不應期、相對不應期等等。絕對不應期內,無論多么強大的刺激都不能引起神經(jīng)再一次興奮;相對不應期內,神經(jīng)興奮性較低,較大的刺激能夠引起興奮。絕對不應期決定了神經(jīng)發(fā)放沖動(動作電位)的最高頻率,保證了動作電位不能疊加(區(qū)別于局部電位),以及單向傳導(只能有受刺激部位向遠端傳導,不能返回)的特性。不應期的產(chǎn)生依賴于細胞膜上特定離子通道的特點,如鈉、鉀離子通道?!緦嶒灧椒ā?、制作蟾蜍坐骨神經(jīng)干標本(1)雙毀髓處死蟾蜍后,剝去皮膚,暴露腰骶叢神經(jīng),游離大腿肌肉之間的坐

4、骨神經(jīng)干及其下行到小腿的兩個分支:脛神經(jīng)和腓神經(jīng),三段結扎,剪去無關分支后離體。注意保持神經(jīng)濕潤。(2)將神經(jīng)搭于標本盒內,保證神經(jīng)與電極充分接觸,中樞端接觸刺激電極S1和S2,外周端接觸記錄電極R1-R5,之間接觸接地電極。(3)刺激輸出線兩夾子分別連接標本盒的刺激電極S1和S2,插頭接生物信號采集系統(tǒng)RM6240的刺激輸出插口;信號輸入倒顯得紅色和綠色夾子分別連接記錄電極(綠色夾子在前,引導出正向波形,即出現(xiàn)的第一個波峰向上),黑色夾子連接接地電極,插頭接通道A、蟾蜍坐骨神經(jīng)干復合動作電位(CAP)臨界和最大幅度的確定(1)打開信號采集軟件,從“實驗”菜單中選取“神經(jīng)干動作電位”,出現(xiàn)自動

5、設置的界面,各項參數(shù)已設置好,界面中只有一個采集通道,對應儀器面板上的通道1(因此信號輸入線應連接在通道1)。(2)檢查裝置鏈接正確,確定裝置是否正常工作,以及神經(jīng)是否具有活性。采用刺激強度1V,刺激時程0.2ms,延時5ms,刺激模式為單刺激。選擇“同步觸發(fā)”,按下“開始刺激”后,正常情況下屏幕上會出現(xiàn)一個雙相電位即CAP。(3)降低刺激強度,確定CAP的閾電位。記錄刺激閾值及CAP幅度(波峰與波谷之間的差值)。(4)以0.05V或更小的間隔,逐漸增大刺激強度,觀察CAP幅度的變化,同時,記錄刺激電位及對應的CAP幅度,直到CAP達到穩(wěn)定,即最大值(神經(jīng)標本在正常生理活性時,1V以內的刺激強

6、度即可引起最大的CAP)。B、蟾蜍坐骨神經(jīng)干復合動作電位(CAP)傳導速度的確定(1)從“實驗”菜單中選取“動作電位傳導速度”,界面出現(xiàn)兩個采集通道,對應通道1和通道2,因此采用兩對引導電極R1-R2和R3-R4(或R2-R3),同時輸入兩道信號。(2)使用單刺激模式,調整刺激強度,使產(chǎn)生最大CAP。(3)測量兩個通道顯示的動作電位起點的時間差。(4)測量R1和R2之間神經(jīng)的長度。(5)重復步驟1-4至少三次。(6)計算傳導速度:傳導速度=D(mm)/T(ms)(7)計算幾次重復測量得到的傳導速度的平均值(Mean)和標準差(SD)。C、蟾蜍坐骨神經(jīng)干復合動作電位(CAP)不應期的確定(1)采

7、用雙刺激模式,刺激條件相同,產(chǎn)生一對幅度相同的最大的CAP。(2)逐漸減小兩刺激間隔,直到第二個CAP幅度剛剛開始減小,即進入相對不應期。此波間隔與絕對不應期之差即為相對不應期。(3)繼續(xù)減小間隔,直到第二個CAP剛剛完全消失,此間隔即為絕對不應期。(4)重復步驟1-3至少三次。(5)計算絕對不應期和相對不應期的均值(Mean)及標準差(SD)?!緦嶒灲Y果】A、蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP閾值和最大幅度的確定表1.蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP隨刺激強度的變化數(shù)據(jù)實驗次數(shù)刺激強度(V)CAP(mV)實驗次數(shù)刺激強度(V)CAP(mV)10.912.08070.492.03020.842.07080.421.84

8、230.772.04090.351.72040.702.280100.281.20050.632.080110.210.57060.562.013120.140.000圖1. 蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP的閾電位(當前刺激強度為0.16V)圖2. 蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP的最大幅度2.28mV(當前刺激強度為0.70V)圖3 蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP隨刺激強度的變化曲線圖由實驗數(shù)據(jù)可得, 當刺激強度為0.16V時,剛好能觀察到一個CAP; 逐漸增加刺激強度,當刺激強度增加到0.70V時,動作電位的幅度不再增加,即最大刺激強度為0.70V,此時CAP為2.280mV。由圖像可得出,存在一個CAP開始出現(xiàn)的刺激強

9、度臨界值即閾值,在一定范圍內,隨著刺激強度的逐漸增強,CAP也在逐漸增加,當刺激強度達到一個最大值時,在增加刺激強度,CAP的值保持不變。B、蟾蜍坐骨神經(jīng)干復合動作電位(CAP)傳導速度的測定圖4. 某次神經(jīng)干興奮傳導速度的測定圖表2. 蟾蜍坐骨神經(jīng)干傳導時間記錄數(shù)據(jù)R1、R3電極間距離傳導時間差t(ms)傳導速度(mm/ms)平均值(mm/ms)標準誤120mm0.9521.0524.3351.935220mm0.9521.05320mm0.7526.67420mm0.728.57由上表數(shù)據(jù)可得傳導速度的平均值為24.335mm/ms,標準差為3.87,標準誤為1.935。由標準差和標準誤的

10、數(shù)據(jù)可以看出,四次實驗測得的傳導速度波動性不大,即實驗數(shù)據(jù)較為準確。C、蟾蜍坐骨神經(jīng)干復合動作電位(CAP)不應期的測定圖5.雙刺激下剛剛進入相對不應期內的神經(jīng)干CAP圖圖6.蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP的絕對不應期測量圖表3.蟾蜍坐骨神經(jīng)干相對不應期和絕對不應期的測量數(shù)據(jù)相對不應期(ms)絕對不應期(ms)第一次實驗8.11.1第二次實驗7.20.5第三次實驗4.80.5均值6.70.7標準誤1.590.20對坐骨神經(jīng)干進行雙刺激,會出現(xiàn)兩個CAP。減小兩個刺激之間的間隔,直到第二個CAP開始減小,表明第二個刺激進入了前一次興奮的相對不應期;繼續(xù)減小刺激間隔,直到第二個CAP剛好完全消失,表明第二個

11、刺激落入第一次興奮后的絕對不應期;由上表數(shù)據(jù)可得,蟾蜍坐骨神經(jīng)干CAP的絕對不應期為0.7ms,相對不應期為6.7ms。由上表可得絕對不應期測量的標準誤較小,為0.2,表明數(shù)據(jù)的波動性較小,結果較為準確;而相對不應期的測量中標準誤相對較大,為1.59,表明數(shù)據(jù)的波動性較大;分析原因可能是實驗時間過久,未及時將神經(jīng)浸泡到任氏液中導致神經(jīng)失活或者實驗刺激強度過大,間隔過短,連續(xù)刺激使得神經(jīng)靈敏性降低?!痉治鲇懻摗?、對比動作電位,分析神經(jīng)干復合動作電位(CAP)的特點,并解釋其隨刺激幅度變化而變化的現(xiàn)象。答:一個CAP是一系列具有不同興奮性的神經(jīng)纖維產(chǎn)生的多個AP的總和。CAP是雙相電位,逐級遞增

12、(非全或無),并且幅度較小。神經(jīng)干是混合纖維,包含著多種興奮性不同的神經(jīng);坐骨神經(jīng)是由上百根感覺神經(jīng)和運動神經(jīng)組成的,電刺激離體的坐骨神經(jīng),就能記錄到神經(jīng)干復合電位,且刺激的強度越大,興奮的神經(jīng)越多,CAP的值也就越大,即閾值強度的刺激剛剛可以引起神經(jīng)干中一些興奮性較高的纖維產(chǎn)生動作電位,隨著刺激強度的增加,其余興奮性較低的纖維陸續(xù)產(chǎn)生動作電位,故在一定范圍內CAP的值會隨刺激幅度的增加而增加;當刺激超過最大強度時,全部神經(jīng)纖維都產(chǎn)生了動作電位,再增加刺激強,CAP的值保持不變。2、分析解釋測量神經(jīng)傳導速度的實驗中通道2和1所記錄的CAP的不同之處,分析蟾蜍坐骨神經(jīng)干中所包含的神經(jīng)纖維種類及其

13、傳導速度,判斷所測定的纖維類型,分析實驗中可能影響傳導速度數(shù)值的因素。答:(1)實驗中采用兩對引導電極同時輸入兩道信號,通道1記錄的是第一對引導電極引導出的CAP圖像;通道2記錄的是第二對引導電極引導出的CAP圖形。由實驗結果可以看出,通道1所記錄的CAP值較通道2所記錄的CAP值大,分析原因可能是通道1電極更靠近神經(jīng)的中樞端,中樞端神經(jīng)較粗和多,興奮性比通道2電極記錄的更強。(2)神經(jīng)纖維的傳導速度與神經(jīng)纖維的種類,神經(jīng)纖維的粗細程度等有關,不同類型的神經(jīng)纖維傳導速度不同,其傳導速度主要受神經(jīng)纖維的直徑、內阻及有無髓鞘的影響。由相關資料可得,蟾蜍坐骨神經(jīng)干為混合型神經(jīng),其直徑一般為3-29m

14、,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35-40m/s。蟾蜍的坐骨神經(jīng)是混合神經(jīng),由實驗測得神經(jīng)纖維的傳導速度是24.335m/s,可知其神經(jīng)纖維主要類型是A類神經(jīng)纖維。(3) 實驗溫度、神經(jīng)的完整程度、神經(jīng)的活性、蟾蜍個體差異、儀器的測量誤差等都會影響神經(jīng)傳導速度的測量值。3、分析不應期之內CAP變化的原因。答:由實驗可得,在絕對不應期內,無論給予第二次刺激強度多大,都不會產(chǎn)生第二個動作電位,因為動作電位的產(chǎn)生依靠鈉離子的內流,電壓門控的Na+通道在激活后會處于失活狀態(tài),然后再恢復到關閉狀態(tài),等待重新開放,進一步引發(fā)新動作電位的產(chǎn)生;而絕對不應期

15、內電壓門控的Na+通道處于全部開放或失活的狀態(tài),無論再給予多強的刺激,這些門控通道都不能產(chǎn)生鈉離子的內流,即無法引發(fā)第二個動作電位。在絕對不應期之后,膜的興奮性逐漸上升,但仍低于原水平,部分Na+通道重新恢復到靜息狀態(tài),這些Na+通道能夠在新的刺激下重新開放引發(fā)動作電位,因此在相對不應期內給予一個大于正常閾強度的刺激,能再次使其產(chǎn)生動作電位。但是由于通道活性未達到正常水平,所以第二個動作電位幅度小于正常值。4、分析電生理實驗中細胞外記錄和細胞內記錄在方法學、所獲信號以及應用方面的不同之處。 答:細胞外記錄是在不損傷相關記錄的神經(jīng)元的前提下進行的,一般是放在細胞或組織表面即可進行記錄,此時記錄到

16、的神經(jīng)元的活動較細胞內記錄更接近于生理狀態(tài);細胞外記錄得到的信號是是雙相波峰(正負);細胞外微電極記錄一般用來測量細胞放電的準確數(shù)目,而用來測量提供單個細胞放電大小。在整體動物實驗時,可以通過細胞外記錄確定被記錄的神經(jīng)元的屬性或類別。細胞內記錄是用尖端直徑小于50m的微細電極直接穿破細胞膜后的記錄,可獲得細胞膜在靜息狀態(tài)與興奮狀態(tài)時的有關膜電位變化的數(shù)據(jù),可以觀察單個神經(jīng)元的動作電位、膜電位變化及突觸后反應;但在記錄過程中,電極穿刺對細胞的損傷較大,記錄的穩(wěn)定性較差。該方法主要還是側重對整體動物的研究,而對離子通道的功能和藥理作用及離子通道的調控機制等方面,目前還不能通過載體細胞內技術實現(xiàn),只能通過膜片鉗技術來實現(xiàn)。5、 分析實驗中應注意的問題(1) 剝離神經(jīng)要小心仔細,神經(jīng)干盡可能長并保證神經(jīng)的完整性,但要去除多余的神經(jīng)以免實驗測量時干擾限號;(2) 用棉線結扎神經(jīng)時,棉線不要留的太長,以免干擾信號;(3) 將神經(jīng)干放在引導電極上時,不能與標本盒壁接觸,盡量拉成水平線,不能折疊或傾斜防止;(4) 刺激強度

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