蟾蜍坐骨神经干复合动作电位特性
药学1102班 邵柏豪 3110104208 组员:吴晨皓 朱园润
实验时间20##年5月7日 医学院教学楼
【实验目的】
应用微机生物信号采集处理系统记录蟾蜍坐骨神经干复合动作电位(compound action potention,CAP) ,观察刺激、神经损伤、药物对神经兴奋性、兴奋传导的影响并探讨其机制。
【实验原理】
动作电位:是指可兴奋细胞受到刺激时在静息电位的基础上产生的可扩布的电位变化过程。动作电位由峰电位(迅速去极化上升支和迅速复极化下降支的总称)和后电位(缓慢的电位变化,包括负后电位和正后电位)组成。峰电位是动作电位的主要组成成分,因此通常意义的动作电位主要指峰电位。动作电位的幅度约为90~130mV,动作电位超过零电位水平约35mV,这一段称为超射。神经纤维的动作电位一般历时约0.5~2.0ms,可沿膜传播,又称神经冲动,即兴奋和神经冲动是动作电位意义相同。
动作电位产生过程中是由钠通道激活导致钠离子内流,因此钠通道的状态必定影响细胞对于新的刺激的反应性。当钠通道由激活状态进人失活状态后,无论给予其多么强大的刺激,均不能引起其再次开放,即引起新的动作电位,这就是绝对不应期。电压门控的钾通道只有一道门、两种功能状态。安静时,是关闭状态,门是关闭的;激活时是开放状态,此时门是开放的。并且,钠离子通道的开闭,受到细胞内外钾离子浓度差的调整。当细胞内钾离子浓度高于细胞外钾离子浓度,钠离子通道开启。若细胞内浓度小于等于细胞外浓度,则关闭,直接导致动作电位不能正常产生。
【实验材料】
实验动物 蟾蜍(中华蟾蜍指名亚种,Zhuoshan Toad)
药品 任氏液、3 mol 氯化钾
器材 RM6240微机生物信号处理系统(成都仪器厂)、神经干标本盒。
【实验方法和步骤】
坐骨神经干制备 蟾蜍毁脑脊髓,去上肢和内脏,下肢剥皮浸于任氏液中。蟾蜍下肢背面向上置于蛙板上,剪去尾椎;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。坐骨神经标本置任氏液中备用
仪器连接和参数 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1、2通道。 仪器参数:1、2通道时间常数0.02s、滤波频率3KHz、灵敏度5mV,采样频率:100KHz,扫描速度:0.2ms/div。单刺激激方式,刺激幅度1.0V,刺激波宽0.1ms,延迟2ms,同步触发。
动作电位引导 神经干标本置于标本盒的电极上,神经与电极接触良好,调节刺激电压,记录动作电位。
观察
观察中枢端CAP 用1.0V电压,波宽0.1ms的单个方波激刺激神经干末梢端,观察中枢端CAP正、负向振幅(amplitude,A)和时程(duration,D)。
测定双相动作电位(biphasic action potential, BAP) 用1.0V电压,波宽0.1ms的单个方波激刺激神经干中枢端,测定末梢端BAP正、负相振幅和时程。
测定阈值 用0.1V的电压刺激坐骨神经,同时观察电脑上显示的波形,逐渐增大电压,直到电脑上出现一条水平稳定的直线,记录此时的电压值,即为阈值。
测定最大刺激电压 用0.5V的电压刺激坐骨神经,同时观察电脑上显示的波形,同时观察左上角的Vm参数,同时逐渐增大刺激电压,观察Vm参数数值的变化。当Vm数值的变化到达一个最大值,或在一个较大值之间来回波动,此时的电压值就是该坐骨神经的最大刺激电压。
传导速度测定 用1.0V电压,波宽0.1ms的单个方波激刺激神经干中枢端,测定第1和第2对引导电极引导CAP起点的时间差Δt ,根据υ= S R1- R2- / Δt 计算出AP的传导速度。
测定单相动作电位(monophasic action potential,MAP) 用镊子夹伤对1对引导电极间的神经干,然后用1.0V电压,波宽0.1ms的单个方波激刺激神经干中枢端,测定末梢端MAP振幅和时程。
观察刺激强度(U)与动作电位振幅的关系 刺激波宽0.1ms,刺激电压从0.1V开始, 按步长0.05V增加,刺激电压每增加一次刺激神经干一次,并记录刺激电压和MAP振幅。
测定KCl处理前后MAP振幅 刺激电压1.0V,刺激波宽0.1ms,记录 3 mol/L KCl 处理前,处理后5min时MAP的振幅。
【实验数据记录和处理】
在处理实验数据时,剔除了明显存在误差,或者蟾蜍坐骨神经兴奋性明显不同于正常蟾蜍,所测得实验数据。(第3组和第4组)
我们组测得的是第10组数据:对应的阈值是0.19V,对应的最大刺激电压为0.53V,对应的动作电位传导速度位42.55m/s。均落在了平均值之中。(但是这里没有排除几组因为不同蟾蜍坐骨神经的兴奋性差异而导致对整个实验数据产生的影响)
在刺激电压低于0.22±0.04 V时,测不到动作电位;刺激电压从0.22±0.04 V增加至0.79±0.23 V,动作电位振幅呈曲线增长,刺激电压高于0.79±0.23V动作电位振幅不再增长。
我们组测得是第10组实验数据,同样也都落在平均值之中。(但是这里没有排除几组因为不同蟾蜍坐骨神经的兴奋性差异而导致对整个实验数据产生的影响)
刺激电压1.0V,波宽0.1ms时,动作电位正相振幅(8.98±2.22 mV)显著大于负相振幅(5.10±1.23 mV), 两者有显著性差异( p<0.01);动作电位正相时程(1.15±0.90V)显著短于负相时程(2.21±0.77V),两者有显著性差异(p<0.01),见表2。
刺激电压1.0V时,单相动作电位振幅9.78±2.05V大于双相动作电位正相振(8.98±2.22V)(p<0.05);单相动作时程(1.58±0.89V)显著长于双相动作电位正相(1.15±0.90)(p<0.01),见表2。
我们组测得是第10组实验数据,同样也都落在平均值之中。(但是这里没有排除几组因为不同蟾蜍坐骨神经的兴奋性差异而导致对整个实验数据产生的影响)
刺激电压1.0V,3mol KCl处理前,动作电位振幅为9.87±1.85V ,处理后5min,动作电位振幅为0.95±0.76V ,与处理前比有显著性差异(p<0.05) ,见表3。这一现象说明了钾离子对于控制钠离子通道,存在着重要的作用。
【讨论、心得】
1. 刺激电压从Uth增加至Umax,神经干动作电位振幅随刺激电压增加而增高。神经干动作电位不具有“全或无”性质。坐骨神经干为不同类型的神经纤维组成,各个类型纤维的兴奋性水平不同 [1],在一个有限的范围内神经干动作电位的大小与刺激的强度成比例 [2] 。
2. 刺激蟾蜍坐骨神经干中枢端,可在其末梢端引导出动作电位,反之也然,由此可以证明离体蟾蜍坐骨神经具有双向传导兴奋的能力。
3. 在两引导电极间夹伤神经,神经冲动传导被阻断,双相动作电位负相波消失,形成一相正波,于此可见,双相动作电位是神经冲动先后通过两个引导电极形成的,冲动通过第1个电极,形成动作电位的正相波,冲动通过第2个电极,形成动作电位的负相波。
4. KCl 处理神经,动作电位消失,这表明神经冲动传导被阻断。根据离子学说,动作电位是由胞外钠离子通过钠通道内流形成的,细胞外高钾使膜电位升高,膜电位高于阈电位时,钠通道失活,产生去极化阻滞,神经的兴奋性丧失。
5. 在解剖蟾蜍获取坐骨神经时,应该谨慎操作,防止剪短坐骨神经。
6. 在使用电脑程序对动作电位进行测绘时,利用程序里的标记号,对每一次刺激进行标号,以方便可以更好的获取数据和处理数据。
第二篇:运动性生理学实验报告
《运动生理学》实验报告
学院:重庆工商大学 学院:体育学院 班级: 2011级2班
本组成员:宋东来、涂志国、方博、落实中、刘绍雄、肖曦
实验名称:实验五:运动性疲劳的特征、诊断与消除实验
【目的】学生熟练掌握和了解运动疲劳的特征、诊断与消除方法
【原理】运动性疲劳是指人体进行连续多次的大负荷运动后,机体在“预定或特定”时间、空间里不能重新建立适应平衡的、复杂的功能变化过程。由于运动的负荷和性质不同,会对人体功能产生不同的影响。因此,运动型疲劳的诊断须依据运动负荷的性质决定。不同时间的全力运动和不同代谢类型的运动项目,疲劳特征不同。短时间最大强度运动型疲劳,是由于肌细胞代谢导致ATP转换速率下降所致。长时间中等强度运动型疲劳,往往与能源贮备运用过程受抑制相关。非周期性练习和混合练习,其技术动作的不断变化是加深运动性疲劳的重要因素。要求精力高度集中一级运动中动作多变的练习,则较容易疲劳。静力性练习时中枢神经系统的相应部位持续兴奋,肌肉中血液供应减少以及憋气引起心血管系统功能下降是产生疲劳的主要原因。
消除疲劳的基本原则:依据恢复过程的一般规律和机体能源贮备的恢复特点及促进人体功能恢复的措施进行。
【对象】正常人
【器材】反应时测定仪 闪烁值测定仪 两脚规 旋转椅 肺活量计 血压计 听诊器 心电图等
【试验方法与步骤】
一、
1、肺活量的测定:
1仪器归零,令受试者取站立位,竭力深吸气后,由吹气口向筒内作最大限度的呼气,记录○
数据,连续测量三次,取最大一次的数值作为肺活量值。
2运动后连续肺活量的测定(在较大运动负荷后测试或技术课后另行测量)○,连续5次肺活量,肺活量的变化。
1、 心率血压的测定:
1静坐五分钟。○以10秒为单位,连续测量三次,其中两次相同并与另一次相差不超过1次,即认为是相对安静状态。
2运动后,以10秒为单位,连续测量三次,观察心率变化特征。 ○
2、 血压的测定:
运动前后分别测试受试者的血压变化,观察运动对人体血压的影响。
3、 心电图:
运动前后分别对受试者进行心电图扫面,观察运动后心电图的变化。
二、不同形式的运动练习的疲劳机制不完全相同,一般有以下几种情况。
(一)无氧练习
1、受试者尽力全速百米冲刺3组,运动后即刻测试受试者的心率、血压、肺活量、心电图的变化,并记录数据。
(二)有氧练习
2、匀速尽力跑1000m,受试者跑完后即刻即刻测试运动后心率、血压、肺活量、心电图变化,并记录数据。
【疲劳判断的方法】
1
(一) 主观感觉:
运动时的主观感觉与工作负荷、心功能、耗氧量、代谢产物堆积等多种因素密切相关,故而运动时的自我感觉对判断运动性疲劳有一定的客观性。
主观感觉运动性疲劳的程度可参照以下简易判断标准
自我感觉:
1、无任何不舒服
2、疲劳、腿痛、心悸
3、除疲乏、腿痛心悸外、尚有头痛、胸痛、恶心甚至呕吐等征象,且这些征象持续相当一段时间。
排汗量:
1、不多
2、较多
3、非常多,尤其是整个躯干部分。
呼吸:
1、中度加快
2、显著加快
3、显著加快,并且呼吸表浅有时会出现节律紊乱。
动作:
1、步态轻稳
2、步态摇摆不稳
3、摇摆现象显著,出现不协调动作。
注意力:
1、较好,能正确执行指示
2、执行口令不准确,会出现错误的技术动作
3、执行口令缓慢、技术动作出现变形消除运动性疲劳的方法:
(二) 客观指标
1、 骨骼肌的指标
①肌肉力量,运动引起的肌肉疲劳最明显的特征是肌肉力量下降,一般常以绝对肌力为依据,运动后肌肉力量明显下降,不能及时恢复,可视为疲劳,测试时根据不同的运动形式有针对性的测试运动肌肉力量。
②肌肉硬度:肌肉疲劳时收缩机能下降,而且放松能力也下降,表现为肌肉疲劳时,肌肉不能充分放松,肌肉硬度增加。
③肌电图:肌电图是肌肉兴奋时所产生的电位的变化,也可反映肌肉兴奋收缩程度,运动过程中的肌电图变化可确定神经系统和骨骼肌的机能状态,通过肌电图可反映出肌肉是否疲劳。。
2、心血管系统指标:
A心率:心率是评定运动性的最疲劳的最简易、最直接的指标,一般常用基础心率、运动中心率和恢复心率对于疲劳进行判断。
①基础心率:反映机体最基本的机能状况,机能正常时基础心率相对稳定,如果大运动负荷训练的基础心率较平时增加10次/min以上,则认为有疲劳现象,如连续几天持续增加则表明疲劳累积,应调整运动负荷。
②运动中心率:一般用运动后即刻心率来代替,按照训练——适应理论,随着训练水平的提高,完成同样运动负荷时,心率有逐渐减小的趋势,如增加则表示身体机能状态不佳。 ③运动后心率恢复:如运动后心率恢复到以前的状态的时间延长则可视为疲劳。 2
B心电图:运动中心脏疲劳可使心电图出现异常变化,T波下降或倒置,S—T段下移,可以以此来判断心脏疲劳。
C其他:
①皮肤空间阈来诊断,即疲劳时触觉机能下降,辩皮肤两点之间最小距离的能力下降。 ②闪光频度融合:即疲劳时视觉机能下降,根据闪光融合频率的阈值诊断疲劳。
③唾液PH值:即剧烈运动后乳酸生成增多,唾液PH值下下降,因此可用测定唾液PH值来判断运动性疲劳。
C肺活量:运动后肺活量减小,以此来判断呼吸肌疲劳。
【运动性疲劳的消除】
(一)心血管系统疲劳消除的方法
整理活动:
是一种简单易行的效果良好的消除疲劳方法,一般是在运动训练结束后即刻进行。
(二)骨骼肌疲劳的消除方法
温水浴:
水温以40度左右为宜,温度不宜过高,时间为10分钟左右,勿超
过20分钟以免加重疲劳,也可在训练结束半小时后进行冷、热水浴,冷水温度为15度,热水温度为40度,冷浴1分钟,热浴两分钟,交替三次。
(三)调节神经系统法:
按摩:
按摩的部位,根据项目的特点和疲劳程度而定,一般将按摩的重点放在运动负荷最大的部位。采用人工按摩时,肌肉部位以揉捏为主,交替使用按压、抖动和扣打等手法;关节部位以揉为主,穿插使用按压、搓和运拉,按摩开始和结束时用推摩和擦摩的手法,按摩可在运动结束与整理活动一并使用,也可在运动结束洗澡后或晚上临睡前进行。当运动员非常疲劳时,需休息2至3小时再按摩。
运用消除疲劳的方法也因人而异,具有针对形的进行。
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