不同浓度的钾离子对神经干动作电位传导速度的影响

1、生理学实验设计不同浓度的钾离子对神经干动作电位传导速度的影响基础医学院2010级 临床医学五年制 3班第六组组长：张* 2010561*张* 2010561*张* 2010561*张* 2010561*张* 2010561*赵* 2010561*周* 2010561*·一基本原理和目的1. 基本原理动作电位在神经纤维上的传导具有一定的速度。动作电位去极化的速度和幅度是影响动作电位传导速度的重要因素。去极化的速度愈快，局部电流及其前方电紧张点位的形成就愈快，邻旁未兴奋部位膜去极化并达到阈电位水平的时间就愈短，因而兴奋传导愈快。去极化幅度愈大，细胞膜上兴奋部位和未兴奋部位之间的电位差就愈

2、大，形成的局部电流就愈强，电紧张电位的波前将扩布更远，是前方更远部位的膜达到阈电位，且电紧张电位形成也加快，因而兴奋传导愈快1。动作电位去极化的速度和幅度受膜电位的影响。去极化依赖于钠通道的激活开放，而钠通道开放的速率和数量是电压依赖的，即决定于受刺激时的膜电位水平。若在正常静息电位水平时膜受刺激，钠通道开放速度快，开放数量多，动作电位去极化速度就快，幅度也大；而在低于正常静息电位水平时膜受刺激，则动作电位去极化速度就慢，幅度也小1。细胞外K+浓度的改变可显著影响静息电位，如细胞外浓度升高将使EK的负值减小，导致静息电位相应减小1。蛙类坐骨神经干中以A类纤维为主，传导速度为3540m/s。测定

3、神经冲动在神经干上传导的距离（d）与通过这些距离所需的时间（t），即可根据v=d/t求出神经冲动的传导速度2。由钾离子处理后的速度（v'）与原始速度(v)即可根据=v'/v×100%求出处理前后神经干动作电位传导速度的相对关系。2. 目的通过改变任氏液中钾离子浓度观察不同浓度的钾离子对神经干动作电位传导速度的影响。3. 要解决的主要问题1 实验任氏液的配制2 蟾蜍坐骨神经腓神经标本的制备二材料与试剂1. 动物蟾蜍。2. 试剂NaCl,KCl,NaHCO3,NaH2PO4,CaCl2,葡萄糖，蒸馏水。三仪器与设备蛙类手术器械一套。生物信号采集处理系统，神经标本屏蔽盒，滤

4、纸片，丝线，小滴瓶。天平，烧杯，容量瓶。四实验方法1. 试剂的配制注：表内各药物均以g为单位，CaCl2要在其他试剂溶解之后加入，防止Ca2+与HCO3-产生沉淀。成分标准任氏液无钾任氏液低钾任氏液高钾任氏液1高钾任氏液2高钾任氏液3高钾任氏液4NaCl6.5KCl0.14-0.070.71.47.070.0NaHCO30.20NaH2PO40.01葡萄糖2.0CaCl20.12加蒸馏水至（ml）10002. 蟾蜍坐骨神经腓神经标本的制备3取21只体重大小相近的健康蟾蜍，用自来水冲洗干净备用。1 破坏脑脊髓取蟾蜍一只，左手握住，用食指下压吻端，拇指按压背部。将探针循枕骨大孔垂直刺入皮肤约12m

5、m后将针尖折向前方插入颅腔，左右搅动以破坏脑组织。然后将针退出至刺入点皮下，针尖倒向后方，插入脊椎管捣毁脊髓。待四肢肌肉僵直消失，即表示脑和脊髓完全破坏。2 去除躯干上部及内脏在骶髂关节水平上1cm处用粗剪刀剪断脊柱。左手倒提蟾蜍，使其内脏自然下垂，将其头、前肢和内脏一并剪除，仅保留腰背部脊柱及后肢。3 剥皮先剪去尾骨，然后用左手捏住脊柱断端，右手捏住断端边缘皮肤，向下剥离全部后肢皮肤。将标本放在盛有标准任氏液的烧杯中。将手及所用过的器械冲洗干净，以免粘在手及器械上的蟾蜍分泌物刺激组织标本。4 游离坐骨神经沿脊柱正中到耻骨联合处将标本剪开分为两部分，腓肠肌朝上，用图钉分别固定于蛙板上。沿脊柱两

6、侧用玻璃分针分离坐骨神经，并与靠近脊柱处穿线结扎。用玻璃分针轻轻划开梨状肌及其附近的结缔组织，沿坐骨神经沟找出坐骨神经的大腿部分，用玻璃分针将腹部的坐骨神经小心游离出来，剪断坐骨神经的所有分支至膝关节。5 坐骨神经腓神经标本的制备继续剥离神经，在腓肠肌两侧肌沟内找到腓神经，剪去胫神经。分离腓神经直至足趾，用线结扎，并剪断远端，制成坐骨神经腓神经标本。将标本放在盛有标准任氏液的烧杯中。重复以上5个步骤，最终制得42个坐骨神经腓神经标本备用。3. 标本的分组将42个坐骨神经腓神经标本随机平均分为AG共 7组，每组内随机从16编号。4. 仪器的连接与调试2用导线连接实验器材，r1和r2连入生物信号采

7、集处理系统第1通道，r3和r4连入生物信号采集处理系统第2通道，S1和S2为刺激电极，连入“刺激”输出口。神经标本屏蔽盒中央的接线柱接地。用镊子夹住标本A1两端扎线，将标本从标准任氏液中取出横搭在神经标本屏蔽盒的电极上。粗的一端放在刺激电极上，细的一端放在记录电极上。用滤纸片吸取标本上过多的任氏液，然后盖上屏蔽盒盖。打开生物信号采集处理系统，再打开电脑，启动软件并选择“实验模块”，双击“神经兴奋传导速度的测定”项目，屏幕上出现一个对话框，输入r1到r3电极间的距离，单击确定后，进入记录界面。5. 动作电位传导速度的测量21 找到神经干的最适刺激强度，单击“开始”，此时在显示屏上可见到两个动作电

8、位的图形。2 单击窗口“测量”，建立光标，从刺激伪迹前沿到第一个动作电位的起始转折处，在右侧窗口读出“t2”。再次移动光标，从刺激伪迹前沿到第二个动作电位的起始转折处，在右侧窗口读出“t1”。3 量出r1到r3的距离d表示，t1到t2为动作电位从r1传导到r3所消耗的时间。神经兴奋传导的速度用v=d/（t1-t2）= m/s重复测量三次，即为A1的原始速度v13，记录。将A1放回标准任氏液中，重复此方法依次测出A2G6的原始速度，记录数据。6. 不同浓度钾离子试剂处理将A组仍浸于标准任氏液中，依次将B组、C组、D组、E组、F组、G组浸入无钾任氏液、低钾任氏液、高钾任氏液14中5分钟。然后取出再

9、次测量每个标本的动作电位传导速度三次，即处理速度v'13，记录。实验数据记录表组别序号123456vv'vv'vv'vv'vv'vv'A123B123C123D123E123F123G1237. 数据的处理1 分别求出每组中每个标本v13的平均值v和v'13的平均值v'；2 求出每组中每个标本处理速度占原始速度的百分比=v'/v×100%；3 分别求出每组中6个标本的的平均值AG；4 比较AG大小关系与其钾离子浓度高低之间的联系。五技术路线制备蟾蜍坐骨神经腓神经标本E组B组G组F组A组C组D组测量动作电位

10、原始速度测量动作电位原始速度测量动作电位原始速度测量动作电位原始速度测量动作电位原始速度测量动作电位原始速度测量动作电位原始速度高钾任氏液1高钾任氏液4高钾任氏液3高钾任氏液2低钾任氏液无钾任氏液标准任氏液测量动作电位处理速度测量动作电位处理速度测量动作电位处理速度测量动作电位处理速度测量动作电位处理速度测量动作电位处理速度测量动作电位处理速度比较处理前后神经干动作电位传导速度的相对关系六预期结果B>C>A>D>E>F，G=0(v'G=0);其中A100%，B>C>100%，F<E<D<100%.实验数据表明标准任氏液中的A组

11、前后速度基本不变，而降低钾离子浓度处理后的B、C组速度加快，并且浓度越低速度越快；高浓度钾离子任氏液处理后的D、E、F组速度减慢，且浓度越高速度越慢；而钾离子浓度最高的E组则不再传播动作电位。实验说明低浓度的钾离子会增加神经干动作电位的传导速度，而一定范围内高浓度的钾离子会降低神经干动作电位的传导速度，过高浓度的钾离子则会使神经干丧失传播动作电位的能力。七分析1.蟾蜍坐骨神经腓神经标本制作不成功。解决办法：严格按照制作指导进行操作，事先多加练习，也可以多做一些，取最好的42组进行实验。2. 各试剂钾离子浓度梯度设置不合理，现象差距不明显。解决办法：根据实验现象，适当改变设计浓度，重新配制试剂，直到各实验现