《陈新-生理科学实验教学资料》2b班-陈云琳-3

1、神经干动作电位及其传导速度的测定陈云琳吴昊陈潘迪(浙江人学医学院临床医学08级2b班07组3080103550)摘要目的：应用微机生物信号采集处理系统和电生理实验方法，测定蛙类坐骨神经干 的单相、双相动作电位和其中a类纤维冲动的传导速度，并观察机械损伤、药物对神经兴奋 和传导的影响。方法：电刺激蟾蛛坐骨神经干，用微机生物信号釆集处理系统同步记录各种 条件下神经干动作电位振幅和时程。结果：刺激电压为1.0v,波宽0. 1ms的屮枢端引导的 动作电位，第一通道正相波振幅3. 88±2. 08mv明显大于负相波振幅2. 24±1.01mv,两者有 显著差异(p<0.01),

2、时程正相1.54±0. 27 ms小于负相3. 13±0. 72 ms,两者有显著性差 异(p0.01)；第二通道正相波振幅3. 25±1.22mv明显大于负相波振幅1.33±0.61mv,两 者有显著差异(p<0.01),时程正相2.51±0. 40ms小于负相3. 30土0.45 ms,两者有显著性 差异(p<0.01)；末梢端引导的动作电位,正相波振幅7. 27±2.84mv明显大于负相波振幅3. 25±1. 91mv,两者有显著差异(p<0 01),正相时程1. 91 土 1. 11ms小于负相3.

3、 40±l. 25ms, 两者有显著性差异(p<0.01)；在第一对引导电极间距为10mm时,正相振幅6. 74±2. 30mv 明显大于负相振幅3. 08+ 1. 53 mv (p<0. 01 )；为20mm时,正相振幅10. 33±3. 11 mv明显 大于负相振幅6. 14±2. 79 mv(p<0. 01)；为30mm时,正相振幅10. 39±3.26 mv明显大于负 相振幅5. 48 + 2. 95 mv (p<0. 01)且20mm> 30nim时的正相振幅与10mm时的正相振幅也有显 著差异(p0.

4、01)；单相动作电位的振幅6. 29±3. 48mv小于末梢端引导的动作电位正相振幅 7.27±2. 84mv,两者无显著性差异(p>0.01),单相动作电位时程2. 77±0. 55 ms大于末梢 端引导的动作电位正相时程1.91±1. 11ms,两者有显著性差异(p<0.01)；传导速度为20. 56 ±4.47m/s,阈刺激为0. 35±0. 11v,最大刺激为1.26土0. 33v；用3mol/l kc1溶液处理坐骨 神经干之前动作电位正相振幅3.49±1.54mv,负相振幅为1.41±0. 8

5、4mv,处理2min z后正 相振幅为3.84土2. 15mv,负相振幅为0. 53±0. 38mv,正相振幅没有显著变化(p>0.01),而 负相振幅明显减小(p0.01)； 3mol /lkc1溶液处理坐骨神经干之前正相动作电位时程2. 25 ±0. 54ms,负相时程为3. 58±0. 47ms,处理2min后动作电位时程分别为2. 84±0. 61 ms和4. 13±0. 53ms,都有显著性差异(p0.05)。4%procaine溶液处理坐骨神经干之前动作电位 正相振幅6. 17±1. 17mv,负相振幅为2. 43&

6、#177;0. 61mv,处理之后5min正相振幅为6. 63± 1. 22 mv,负相振幅为1.69土074mv,正相振幅无显著性差异(p>0. 05),负相振幅有显著性差异(p<0.01)o 4%procaine溶液处理坐骨神经干之前正相动作电位时程1.49 + 0.27 ms,负相 时程为3. 04±0. 43ms,处理5min后动作电位吋程分别为1. 77±0. 03 ms和3. 80±0. 8ms, 均有显著性差异显著(p<0. 05)结论：神经冲动在神经纤维内可以双向传导，传导速度为 1625m/s。刺激电压1.0v,刺激波

7、宽0. 1ms时，中枢端引导和末梢端引导的动作电位正相 振幅都大于负相振幅，正相时程短于负相时程；单相动作电位的振幅小于双相动作电位的振 幅；引导电极z间的距离越长，动作电位的止相振幅越大，负相振幅则无明显特点；在一定 的刺激强度范韦i内，动作电位的振幅随着刺激强度的增强而增大；因此，双相动作电位是神 经冲动先后通过两个引导电极形成的，为正相波与负相波叠加后的结果。坐骨神经干的动作 电位及传导过程不表现“全或无”现象，当刺激电压从阈刺激增加至最大刺激的过程中，神 经干动作电位振幅随刺激电压增加而增高。用3nx)l /lkc1处理神经干后，动作电位的正相 振幅无显著性差异，负相振幅显著减少；4%

8、procainc处理神经干后，正相振幅无显著性差 异，负相振幅有显著性差异。关键字坐骨神经干；动作电位；传导速度；kc1； procaine1材料和方法1.1实验动物中华蟾蛛1.2药品 任氏液，3mol/l kci溶液，4%procaine溶液1.3器材rm6240微机生物信号采集处理系统，神经标本屏蔽盒1.4坐骨神经干制备 蟾赊毁脑毁脊髓，去上肢和内脏，下肢剥皮浸于任氏液中。贴赊下肢 背血向上置于蛙板上，剪去舐骨几部分脊椎；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。坐骨神经标木置任氏液屮备

9、用。1.5仪器装置连接及参数设置 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 通道1、2。进入rm6240系统，点击“实验”菜单，选择“生理科学实验”菜单中的“神 经干动作电位”项目，系统进入该实验信号记录状态。仪器参数：第1、2通道吋间常数 0.02s、滤波频率3khz、灵敏度5mv,采样频率:lookhz,扫描速度:0. 2ms/div。单刺激 模式，刺激幅度1.0v,刺激波宽0. 1ms,延迟ims,同步触发。2观察项目2.1神经干标本兴奋性 将神经干中枢端置于刺激电极处，使神经干与刺激电极、接地电 极、引导电极接触良好，盖上标本盒盖子。启动刺激器，用波宽0.1ms、刺激电压1.

10、0v的 方波刺激神经干，观察屏幕上是否有动作电位产生，如没有且神经干与电极接触良好，可能 是神经干标本损伤，需更换；如果标本兴奋性良好，继续实验项目。2.2中枢端引导动作电位将神经干末梢端置于刺激电极处，用波宽0. 1ms.刺激电压1. 0v 的方波刺激神经干，测定笫1对引导电极引导的双相动作电位正相波的振幅(alchp)和时 程(dlchp)和负相波的振幅(alchn)和时程(dlchn)。2. 3末梢端引导动作电位 将神经干中枢端置于刺激电极处,用波宽0. inis、刺激电压1. 0v 的方波刺激神经干,测定第1对引导电极引导的双相动作电位正相波和负相波的振幅和时程2. 4引导电极间距离对

11、神经干动作电位振幅的影响和动作电位传导速度的测定2. 4. 1刺激电压1.0v,刺激波宽0. 1ms,分别测量引导电极间距等于10mm> 20mm和30mm 吋，末梢端引导的动作电位正相、负相振幅。2.4.2分别测量两个动作电位起始点的时间差at和标本盒中两对引导电极z间的距离 s,由公式v =s/ a t计算动作电位传导速度。25单相动作电位引导 用银子将第一对引导电极之间贴近后一电极处神经夹伤，用刺激 电压1.0v,刺激波宽0. 1ms的方波刺激神经干，测量单相动作电位的振幅(am)和动作电 位持续吋i'可(dm),测量单相动作电位的上升时间和下降吋间。2.6刺激强度(u)变

12、化对动作电位振幅(a)的影响 步长为0. 05v,刺激强度由0v开始 增大至动作电位不再增大为止。测暈动作电位振幅与对应的刺激电压。记录阈刺激强度(uth) 和最大刺激强度(umax)。2. 7 3mol/l kc1溶液处理后对神经干的影响 换一神经干，将一小块浸有3mol/l kci溶液 的滤纸贴附在第2对引导电极的后一电极的神经干上，用刺激电压1.ov,刺激波宽o.lms 的方波刺激神经干，记录kci溶液处理前及处理后2min时，第二对引导电极引导的动作电 位振幅(ap)和时程(dp)o2.8 4%procaine溶液处理后对神经干的影响 将一小块浸有3%procaine溶液的滤纸贴附 在

13、第1对引导电极的后一电极的神经干上，用刺激电压1.ov,刺激波宽o.lms的方波刺激 神经干，记录4%procaine溶液处理前及处理后5min吋，第一-对引导电极引导的动作电位振 幅(ap)和时程(dp)3结果3.1中枢端引导动作电位 第一通道正相波振幅3. 88±2. 08niv明显大于负相波振幅2. 24 il.olmv,两者有显著差异(p<0.01),时程正相1.54±0. 27 ms小于负相3. 13±0. 72 ms, 两者有显著性差异(p<0. 01)；第二通道正相波振幅3. 25±1. 22mv明显大于负相波振幅1. 33 &

14、#177;0. 61mv,两者有显著差异（p<0.01）,时程正相2. 51±0. 40ms小于负相3. 30±0. 45 ms, 两者有显著性差异（p0.01）（见表1）。3.2末梢端引导的动作电位 正相波振幅7. 27±2. 84mv明显大于负相波振幅3. 25±1. 91mv,两者有显著差异（p<0. 01）,正相时程1.91±1. 11ms小于负相时程3. 40±l. 25ms, 两者有显著性差异（p0.01）（见表2）。3.3引导电极间距离对神经干动作电位振幅的影响和动作电位传导速度的测定 在第一 对引导电极间距

15、为10mm时，正相振幅6. 74±2. 30mv明显大于负相振幅3. 08± 1. 53 mv（p<0. 01 ）；为20mm时,正相振幅10. 33±3. 11 mv明显大于负相振幅6. 14±2. 79mv（p<0. 01）；为30mm时,正相振幅10. 39±3. 26 mv明显大于负相振幅5. 48 + 2. 95 mv（p<0. 01）且20mm > 30mm时的正相振幅与10mm时的正相振幅也有显著差异（p<0.01）（见 表3）,传导速度为20. 56±4. 47m/s （见表4）3.4单相

16、动作电位引导 单相动作电位的振幅6. 29±3. 48mv小于末梢端引导的动作电位正相振幅7. 27±2. 84mv,两者无显著性差异（p>0.01）,单相动作电位时程2.77±0.55 ms 大于末梢端引导的动作电位正相吋程1.91±1. 11ms,两者有显著性差异（p<0.01）（见表3）。3.5刺激强度（u）变化对动作电位振幅（a）的影响 阈刺激为0. 35±0. 11v,最大刺激为 1.26±0. 33v （见图 1 及表 4）。3. 6 3mol/l kc1溶液处理后对神经干的影响 用3mol/l kc1溶液处理

17、坐骨神经干之前动 作电位正相振幅3. 49± 1. 54mv,负相振幅为1. 41 ±0. 84mv,处理2min之后正相振幅为3. 84 ±2. 15mv,负相振幅为0.53 土 0. 38mv,正相振幅没有显著变化（p>0.01）,而负相振幅明显 减小（p<0.01）； 3mol/lkcl溶液处理坐骨神经干之前正相动作电位时程2. 25±0. 54ms,负 相时程为3. 58±0. 47ms,处理2min后动作电位时程分别为2. 84±0. 61 ms和4. 13±0. 53ms, 都有显著性差异（p0.05

18、）（见表5）。3. 7 4%procaine溶液处理后对神经干的影响4%procai ne溶液处理坐骨神经干之前动作 电位正相振幅6. 17±1. 17mv,负相振幅为2. 43±0. 61 mv,处理之后5min正相振幅为6. 63 ± 1. 22 mv,负相振幅为1. 69±0. 74mv,正相振幅无显著性差异（p>0. 05）,负相振幅有显 著性差异（p0. 01）o4%procaine溶液处理坐骨神经干z前正相动作电位时程1. 49±0. 27 ms, 负相时程为3. 04±0. 43ms,处理5min后动作电位时程分别

19、为1.77±0. 03 ms和3. 80±0. 8ms, 均有显著性差异显著（p0.05）（见表6）。4讨论4.1在中枢端和末梢端引导的动作电位中，刺激神经干的两端都可以产生动作电位，说明 兴奋在神经干上的传导是双相的；而中枢端的神经纤维明显要比末梢端多很多，但是无论是 从中枢引导还是末梢引导的动作电位，其正相动作电位的振幅都要比负相动作电位的大，表 明神经干包含的神经纤维的多少不是影响动作电位振幅的主要原因，而且兴奋在神经纤维上 的传导互不干扰。4.2所得到的双相动作电位的波形都是不对称的，正相波要比负相波的振幅大，时程短， 可能是因为神经干的直径和长度不同，传导动作电位

20、的数目在不断改变，还有就是每个神经 纤维的阈刺激不同，对于某一个刺激，不同的纤维反应不同，总的造成其幅值和吋程的不对 称。但是，如果刺激强度增大到最大刺激时，所有的神经纤维都已经兴奋，再继续增大刺激 强度，动作电位也不会增大，这解释了 u-a曲线的形状，也不和神经纤维动作电位的“全或 无”性质不矛盾。4.3根据书上所写，神经纤维是a a类纤维，传导速度大约为3040m/s,本实验的测定结 果为20. 56±4. 47m/s,明显比理论值要小的很多。主要原因可能是因为我们在取坐骨神经 干时损伤了部分神经，导致神经纤维直径相对减少，传导速度变慢。也有可能是因为实验操 作过程屮的不当措施，

21、例如测量动作太慢而且又没将神经标本屏蔽盒的盖子盖上，导致神经 失水过多，影响其传导。还有可能是坏境因素，例如天气太冷等。4.4在不同的传输距离屮，距离越长正相动作电位的振幅越大，可能是因为在传输过程中 叠加在一起的波越来越少，导致最后形成的复合波的振幅相对于以前的波都要大。而负相动 作电位的振幅却没有明确的特点，可能是实验过程屮的误差所致。4.5表3的统计结果显示，末梢引导的单相动作电位的时程显著小于双相动作电位的负相 波时程（p0.01），由叠加理论可以推测，双相动作电位是正负波叠加的结果，所以本实验 中一个完整的负相波的时程肯定显著大于单相动作电位时程。可能是由于动作电位在神经干 上传导有

22、一定的速度，不同类型的神经纤维传导速度不同，神经越粗则传导速度越快，叠加 的程度越小，神经的直径越小，速度也越慢，所以单相波时速度越快，时程相对于双相动作 电位也越小。4.6将含3mol/l kc1溶液的滤纸放在神经纤维上时，造成细胞外严重高钾，细胞内外钾浓 度差减小，阻碍了 na*的内流，导致了不能去极化，也就不能产生动作电位或很小。随着时 间的推移这种表现越来越明显，由于kci阻断的是第二个电极，使负相波振幅减小，吋程增 大，最后因波平坦振幅趋向于0 （表5）。4.7神经干动作电位的产生是细胞外阳内流形成的，其内流与膜上的na离子通道有关，因 此组织产生动作电位的能力必然与na通道的性状有

23、关,而阈电位水平高低、静息电位大小 又是影响组织兴奋性的重要因素。普鲁卡因是一种局麻药，其作用机理是抑制n*通道，阻断 na内流，从而抑制神经纤维去极化，使兴奋性丧失，神经冲动传导被阻断。实验显示，普鲁卡 因作用于后一电极5min后，其阻断作用使得负相幅值明显减小（p0.01）,但是时程没有 明显增加（p>0.01）。同时由于负相波的减弱，使其与正相波的卷加作用减小，从而正相波 的幅值和时程都增加。4.8在进行药物处理时，我们是先将kc1放在通道二上的第二个引导电极的后一电极上， 然后在进行procaine的实验吋并没有更换神经，而是直接在第一个引导电极的后一电极上 进行试验，我感觉难道

24、之前的kc1不会影响procaine的实验结果吗？也就是说kci不会通 过神经纤维扩散到第一电极上的神经吗？个人认为条件允许的话还是换一根神经比较好。【参考文献】1 lu yuan （陆源）,qia qiang （夏强）.生理科学实验教程.第一版杭州：浙江大学出版社，2004.82 yao tai （姚泰）.生理学.第一版.北京：人民卫生出版社，2005. 8附录表1蟾赊坐骨神经t中枢引导的复合动作电位sampleaichp(mv)a|chn( mv)dichp(ms)dichjms)a2chp(mv)a2chn( mv)d2chp(ms)d2chn(ms)13.402.231.352.644

25、41.832293.8123.291.761.544.464.601.2463.153.6332.201.031.443.442.780.443.23>2.7743.052.111.512.663.132.102.003.6052.201.032.3470.440.3422.53.262.772.031.552.442.311.162.432.7078.283.681.633.54.6222.4483.602.321.422.513.831.032.792.81注：a vz*p=0.00123<0.01 vs alchp,* a / rp<0.01 vs dlchp,*p&l

26、t;0.01vs a2chp, *jl q ter xz ap=0.0014<0.01 vs d2chp 2 "1 vz /2.8234x±s3.88+2.082.24+1.01*1.54+0.273.13±0.72*3.25+1.221.33+0.61*2.51+0.403.30+0.45*表2引导电极间距离对坐骨神经干动作电位振幅的影响（mv）samplea®a®a2()pazona3°paondiopd10115.53259.976.8410.58531.602.5823.331.824.823.035.562.801.4

27、94.203&i02.611165.1810.803.911.726.6245.532.228.825.32915.631.662.8554.241.8812.168.239.508.521.533.2767.943.4610.366.4710.505.501.734.2478.243.9211.975.4212.294.841.423.118612.8610.096.2810.284.471.422.83911.877.2517.0512.7318.4312.571.413.09106.492.666.891.916.881.451.854.25x±s6.74+2.303.

28、08±1.53*10.33+3.116.14+2.79*10.39+3.26548±295*注：*p<0.01 vs a10p,*p<0.01 vs a20p,*p<0.01vs a30p表3蟾蛉坐骨神经干双相和单相复合动作电位sampleabp(mv)abn(mv)dbp(ms)dbn(ms)an)(mv)dn(ms)15.92.63192.585.632.3724.481.391.88343.092.0438.12.611.726.624.563.5345.802.521.53392.942654.241.8811.533.274.013.0768.4

29、04.011.473.937.672.5478.773.981.272.399.432.8285.962.341.833.296.952.68914.558.51.533.914.812.6106.492.665.191.73.813.85x±s7.27+2.843.25+1.91*1.91+1.113.40+1.25*6.29+3.482.77±0.55注：*p=0-001<0.01 vs abpz*p=0.008<0.01 vs dbp图1 u-a关系0. 100. 350.600. 851. 101. 35 |jt系列1表4蟾赊樂骨神经干阈刺激、最大刺激和

30、传导速度sampleuth(v)umax(v)v(m/s)10.321.4824.6920.351.1518.6930.551.619.6140.281.2620.2050.351.8515.860.310.9220.2070.211.2127.8380.351.113.7990.561.3827.4100.220.617.39x±s0.35+0.111.26±0.3320.56±4.47表53mol kc1对坐骨神经干动作电位振幅和时程的影响sampleakp(mv)akn(mv)dkp(ms)dkn(ms)control2mincontrol2mincontrol2mincontrol2min13.722.940.928/2.42.563.7/26.498.432.550.3791.1632.854.4731.9542.360.8670.221.872.37415.0941.9421.710.7820.2932.632.913.32