“实验目的”
观察蛙坐骨神经干复合动作电位的基本波形(包括双相和单相动作电位),了解细胞外神经干复合动作电位的引导方法;观察分析局麻药对神经动作电位传导的影响;通过本实验加深对刺激、兴奋和传导等基本概念理解。
“实验原理”
神经是可兴奋组织。可兴奋组织细胞兴奋时都会产生动作电位,并将组织细胞产生动作电位的能力称为兴奋性。用细胞微电极记录方法可观察到单一神经细胞动作电位的产生过程和波形,它由锋电位和后电位两部分组成。给具有兴奋性的神经有效的适宜刺激时,细胞膜迅速去极化并反极化,由此构成动作电位的上升支。由刺激引起的这种膜内外电位的倒转只是暂时的,膜内电位很快又下降恢复到刺激前原有的负电位状态,这构成了动作电位的下升支。也就是说,动作电位是可兴奋组织细胞受有效刺激时,在原有的静息电位基础上产生的一次膜两侧电位快速而可逆的倒转和复原。在神经受刺激处产生动作电位时,膜的兴奋部位与相邻未兴奋部位间形成的电位差引起的局部电流流动,使相邻未兴奋部位去极化达阈电位而爆发动作电位。这种兴奋处膜与相邻未兴奋处膜之间产生的局部电流连续不断地流动下去,就表现为动作电位沿细胞膜的传导。
本实验用细胞外记录方法,通过刺激电极对坐骨神经干进行刺激,再把一对引导记录电极置于神经干外表两点,两点间相隔适当距离,由此将电信号引入生物机能实验系统,经放大后可在计算机显示器上观察到动作电位前后不同时间传过两记录电极处的膜时形成的双相动作电位。神经干由若干条神经纤维组成的,在神经干测得的动作电位是各条神经纤维动作电位的总和;因此,神经干动作电位的振幅会随着兴奋的神经纤维数多少而改变,当神经干中所有神经纤维都被兴奋时,其动作电位振幅达最大值而不再随刺激强度的增强而增大。
动作电位的产生和传导都是由膜离子通道的活动,使膜对带电离子的通透性发生改变,引起的离子电流所致。无论用机械的或化学的方法阻碍离子的跨膜移动,动作电位的产生和传导都将受到影响。在神经干的两记录电极之间用镊子夹伤,神经纤维上传导的动作电位不能通过夹伤处,动作电位的正向波将不再出现而呈现单相动作电位。在刺激电极与记录电极之间的神经干上放置一小块浸有普鲁卡因(作用于神经细胞膜Na 通道内侧,抑制Na 内流)的棉花阻断,动作电位不能通过阻断处,此时在记录电极处将不再能引导出单相动作电位。
“实验对象”蟾蜍或蛙
“实验用品”BL-420E 生物机能实验系统、神经屏蔽盒,蛙类手术器械一套、小烧坏、棉线、滴管、棉球、滤纸,普普卡因、任氏液等。
“实验准备和步骤”
1.坐骨神经干标本的制备
(1)破坏脑和脊髓、剪去躯干上部及内脏、剥皮、分离两腿:同实验2.
(2)游离坐骨神经干及分支:取一条腿放于玻板上,在坐骨神经起始端的脊柱处用玻钩轻轻游离坐骨神经,将神经分离至大腿根部,在坐骨神经起始端处用线结扎,于结扎线近端剪断坐骨神经。然后分离坐骨神经大腿段,沿坐骨神经分离两侧的肌肉,用玻钩从上向下顺向分离直至腘窝,并剪断沿途的分支。坐骨神经在腘窝上方已分为胫神经和腓神经两支,沿坐骨神经继续向下出分离胫神经和腓神经,在标本的胫、腓神经末梢端分别结扎并剪断两神经。提起脊柱端的结扎线,在玻钩的协助下,稍加用力将坐骨神经、胫、腓神经标本完全游离出来。放入任氏液中浸泡10min备用。
2.实验系统连接
(1)
神经屏蔽盒内标本放置:用浸有任氏液的棉球拭擦所有电极后,把神经标本的向中端放在屏蔽盒内刺激电极上,离中端搭在引导记录电极上。用滤纸片吸去标本上过多的任氏液,以免电极之间短路影响实验结果。
(2)
连接引导电极和刺激电极:一对刺激电极(S1、S2)与BL-420E 生物机能实验系统的刺激输出端口相连;距离刺激电极近的一对(R1、R2)记录引导电极与生物机能实验系统的第1通道相连。
3.实验系统进入和参数设置。打开BL-420E
→双击桌面机能实验图标启动系统软件进入NewCentury软件主界面→选择“实验项目”→“肌肉神经实验”→“神经干动作电位的引导”实验模块,此后,系统将自动设置该实验所需的各项刺激参数并开始实验。
4.观察项目
(1)
双相动作电位的观察:用鼠标单击“刺激调节区”中的“启动/停止刺激”按钮发送刺激,在屏幕上会观察到双相神经干动作电位的波形。仔细观察,分清刺激伪迹和动作电位波形。调节刺激强度(不超过10V)反复刺激,观察动作电位波形的变化。
(2)单向动作电位的观察:用镊子将两个记录电极之间的神经夹伤,动作电位的波形由双向变为单向。
(3)传导阻滞的观察:在刺激电极与记录电极之间的神经干上放置一小块浸有普普卡因的棉花,每分钟观察动作电位一次,有何变化?
5.数据保存、打印及系统退出
(1)
完成实验后,点工具条上的停止按钮“■”停止实验,并弹出“另存为”对话框,可以输入你想存贮文件的名字,以便保存和以后查找。取名并保存实验数据文件。(可不做)
(2)点菜单条上“文件”打开保存的文件,点击打印预览及打印按钮打印实验结果。(可不做)
(3)实验完毕单击工具条上的停止按钮“■”停止实验,点“×”退出系统。
“结果记录与报告要求”
1.实验目的
2.实验结果。按要求记录结果,用实验报告纸书写报告。
3.实验结论
“注意事项”
1.制作时应经常滴加任氏液湿润神经。标本应尽量长些,分离干净又不伤神经主干。
2.放置在电极上的神经干要拉直,不可与标本盒壁接触,标本与电极之间应接触良好。
3.这个实验使用刺激触发方式,即单击“启动/停止刺激”按钮,每启动刺激一次则显示一个新的波形。
4.可以调节“控制参数调节区”中的“G"旋钮改变放大倍数。如果动作电位幅度太大,则在G旋钮上单击鼠标右键减小放大倍数;反之单击鼠标左键增加放大倍数。
5.可以用鼠标单击“刺激器调节区”中的“打开刺激器设立对话框”按钮打开刺激器设立对话框,然后调节刺激强度1,从而调节动作电位幅度。
“思考题”
1.刺激强度和神经干动作电位有何关系?
2.如何解释“全或无”现象与本实验结果之间的矛盾?