实验报告
实验名称蟾蜍坐骨神经干动作电位的研究同组学生：
一、实验目的和要求（必填）
三、主要仪器设备（必填）
五、实验数据记录和处理
本人Email： 成绩： 二、实验内容和原理（必填） 四、操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析（必填）
蟾蜍坐骨神经干动作电位的研究
（浙江大学医学院 级临床医学七年制生理科学实验 班 组，浙江 杭州 310058）
[摘 要] 目的：测定蟾蜍坐骨神经干复合动作电位（compound action potential ，CAP） ，探讨蟾蜍坐骨神经干动作电位的特性、双相动作电位形成机制及神经损伤、药物对神经兴奋传导的影响。方法：制备坐骨神经干，测定中枢端引导的BAP，引导电极间距离与动作电位振幅和时程的关系，测定末梢端引导的双相动作电位，测定末梢端引导的双相动作电位，兴奋传导速度的测定，测定单相动作电位，观察刺激强度（U）与动作电位振幅的关系，测定KCl处理前后AP振幅，测定procaine处理前后BAP振幅。结果：中枢引导时，在刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激下，第一、二对引导电极引导出的动作电位之间，正相与负相振幅大小均有显著性差异（P<0.05），正相与负相时程长度之间均有显著性差异（P<0.05）；末梢引导时，在刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激下，第一对引导电极引导出的动作电位的正相振幅与负相振幅大小间有显著性差异（P<0.05），正相时程与负相时程长度间有显著性差异（P<0.05）；末梢引导时，用刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激，当引导电极距离为10/20/30mm时，动作电位的正相振幅与负相振幅大小间均有显著性差异（P<0.05）；引导电极距离10mm时动作电位的正相振幅/负相振幅与引导电极距离20mm时相比均有显著性差异（P<0.05）；引导电极距离10mm时动作电位的正相振幅与引导电极距离30mm时相比有显著性差异（P<0.05）。夹伤神经后，测定得的末梢单相动作电位振幅与时程相较双相动作电位均有显著性差异。经3mol KCl处理2分钟后，正相动作电位振幅与负相动作电位振幅与处理前均有显著性差异（P<0.05）。经4%procaine处理5分钟后，正相动作电位振幅与负相动作电位振幅与处理前均有显著性差异（P<0.05）。结论：Ap>An与Dp<Dn有统计学意
义。Ap和An分别由R1和R2引导所得。NF传导速度的不同使Ap>An。BAP是由不对称正相波和负相波叠加而成。
[关键词] 坐骨神经干；双相动作电位；刺激伪迹；单相动作电位；时程
1 材料和方法
1.1实验动物（laboratory animal) 蟾蜍（中华蟾蜍指名亚种，Zhuoshan Toad），性别、体重。
1.2药品(drug) 任氏液、4% 普鲁卡因、3 mol/L 氯化钾
1.3器材( Experimental apparatus) RM6240 生物信号处理系统(RM6240 multichannel physiological recording and processing system )（成都仪器厂）、神经标本盒（ nerve chamber )。
1.4制备坐骨神经干（ preparation of sciatic nerve trunk ）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。
1.5仪器连接和参数 (Apparatus junction and parameter) 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。 刺激器输出接刺激电极。1、2通道时间常数0.02s、滤波频率3 KHz、灵敏度5 mV，采样频率：100 KHz，扫描速度：0.2ms/div。单刺激方式，电压1.0 V，波宽0.1 ms，延迟1 ms，同步触发。
2 观察
2.1测定中枢端引导的BAP 用1.0 V 电压，波宽0.1ms 方波刺激神经干末梢端，测定中枢端BAP正、负相振幅(amplitude)和时程(duration） (表1数据）
2.2引导电极间距离与动作电位振幅和时程的关系 用1.0 V 电压，波宽0.1 ms 的单个方波激刺激神经干中枢端，测定第1对引导电极间距为10、20、30 mm 时的 BAP 正相振幅和时程。（表2、3）
2.3测定末梢端引导的双相动作电位 用1.0 V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。（表4数据）
2.4兴奋传导速度的测定 利用前一实验结果测定第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。（表6）
2.5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。（表4数据）
2.6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0.01V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。（表5数据）
2.7测定 KCl 处理前后 AP振幅 刺激电压1.0 V，刺激波宽0.1 ms，记录 3 mol/L KCl 处理前，处理后2min时 BAP的振幅。（表7数据）
2.8测定 procaine 处理前后BAP 振幅 刺激电压1.0 V，刺激波宽0.1 ms，记录4％ procain 处理前，处理后5min时 BAP 的振幅。（表8数据） 3. 实验结果
3.0 实验所用蟾蜍体重记录
表0. 中华蟾蜍指名亚种
3.1中枢端引导的BAP
刺激电压1.0 V刺激波宽0.1 ms的条件下：中枢引导时，在刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激下，第一对引导电极正相的振幅和时程分别与负相的振幅和时程大小有显著性差异（P<0.05），第二对引导电极正相的振幅和时程分别与负相的振幅和时程大小有显著性差异（P<0.05）。第一、二对引导电极引导出的动作电位之间，正相与负相振幅大小均有显著性差异（P<0.05），正相与负相时程长度之间均有显著性差异（P<0.05）。见表1
表1. 蟾蜍坐骨神经干中枢引导的复合动作电位
3.2引导电极间距离与动作电位振幅和时程的关系
末梢引导时，用刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激，当引导电极距离为10/20/30mm时，动作电位的正相振幅和时程分别与负相振幅和时程大小均有显著性差异（P<0.05）；引导电极距离10mm时动作电位的正相振幅/负相振幅与引导电极距离20mm时相比均有显著性差异（P<0.05）；引导电极距离10mm时动作电位的正相振幅与引导电极距离30mm时相比有显著性差异（P<0.05）。（表2、3）
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)
表3. 引导电极间距离对坐骨神经干动作电位时程的影响(ms)
3.3测定末梢端引导的双相动作电位
用1.0 V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。（表4数据）通过单相与双相动作电位的比较，我们发现单相的时程大于双相（p<0.01）而振幅则取决于正向波和负向波的相位差。这进一步证实了BAP是由不对称正相波和负相波叠加而成。
表4. 蟾蜍坐骨神经干双相和单相复合动作电位
3.4兴奋传导速度的测定
AP的传导速度为23.71±6.61（表6）
表6. 蟾蜍坐骨神经干阈刺激、最大刺激和传导速度
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。夹伤神经后，测定得的末梢单相动作电位振幅与时程相较双相动作电位均有显著性差异(P<0.05)。（表4数据）
表4. 蟾蜍坐骨神经干双相和单相复合动作电位
3.6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0.01V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。（表5、图5）可见在一定范围内动作电位振幅随刺激电压的增大而增大，到达一定值后不再增大。阈刺激为0.3V，最大刺激为1.35V。
表5.
刺激强度与动作电位振幅的关系
图5. 刺激强度与动作电位振幅的关系
3.7测定 KCl 处理前后 AP振幅
刺激电压1.0 V，刺激波宽0.1 ms，记录 3 mol/L KCl 处理前，处理后2min时 BAP的振幅。（表7数据）正相振幅及负相振幅处理前处理后有显著差距。（p<0.05）
表7. 3mol KCl 对坐骨神经干动作电位振幅和时程的影响
3.8 测定 procaine 处理前后BAP 振幅
刺激电压1.0 V，刺激波宽0.1 ms，记录4％ procain 处理前，处理后5min时 BAP 的振幅。（表8数据）正相振幅及负相振幅处理前处理后有显著差距。（p<0.05）
表8. 4% procaine 对坐骨神经干动作电位振幅和时程的影响
4．讨论
4.1刺激伪迹是给与神经细胞刺激时由于刺激的机械作用引起的膜电势的变化。由于膜上离子通道的开放需要时间，因此刺激伪迹的起点到动作电位的起点显示了离子通道从接受刺激到开始开放的时间。一般第一个出现的波为伪迹,因为干扰因素不可能完全排除,所以伪迹也不能完全去除，而且第一个波较小,对整体波形影响不大,故可识别为伪迹。[1] 4.2蛙类坐骨神经干以Aα类纤维为主，传导速度大约30~40m/s。[2]
4.3神经纤维只有在其结构和功能都完整时才能传导兴奋；如果神经纤维受损或被切断，或局部应用麻醉剂时，兴奋受阻。[3]
4.4一根神经干内含有多条神经纤维，但多条神经纤维同时传导兴奋时基本互不干扰。其主要原因是细胞外液的存在时电流发生短路，微弱的局部电流流入大量的细胞外液后即迅速消失，相当于接地。[4]
4.5动作电位的形成过程中，去极化是由于膜上的Na离子通道开放，之后由于K离子外流
而复极化。[5] 用 3mol/LKCl 处理后一个电极处的神经干，BAP 的正相振幅和时程增加，负相振幅减小而时程延长。由此可见后一电极处的兴奋传导受到阻滞。细胞外高钾使膜电位升高，钠通道失活使去极化过程受到阻滞，无法产生AP，从而神经干AP 传导被阻断。[6]
4.6 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，反之亦然，可见离体蟾 蜍坐骨神经具有双向传导兴奋的能力，证明了神经元传导兴奋具有双向性。[7]
4.7用4% Procaine 溶液处理神经干得到与KCl 处理后相似的结果。Procaine 等局部麻醉药可以神经细胞膜上的电压门控的钠离子通道相互作用而抑制钠离子内流，从而阻止AP 的产生和神经冲动的传导[8]
参考文献
[1] 陆源，夏强等，生理科学实验教程（第二版）.浙江：浙江大学出版社.2012.7.175
[2]陆源，夏强等，生理科学实验教程（第二版）.浙江：浙江大学出版社.2012.7.173
[3]姚泰等，生理学.北京：人民卫生出版社.2008.390
[4]姚泰等，生理学.北京：人民卫生出版社.2008.390
[5]陈季强主编，基础医学教程 导论.北京：科学出版社.2004.8.44-45
[6]陈守良. 动物生理学.第2 版.北京：北京大学出版社,1996:48
[7] 陈季强,等，基础医学教程各论（下册）. 杭州：浙江大学出版社，2004:180
[8] 陈季强,等，基础医学教程各论（下册）. 杭州：浙江大学出版社，2004:307
第二篇：蟾蜍坐骨神经干
实验讨论：
1、实验观察的是复合神经纤维动作电位及其特性，其与单一神经纤维的动作电位有很多不同： a)引导方法不同：神经干动作电位记录的是多个细胞外两点之间的电势差，记录时负波向上，正波向下；而单一神经纤维的动作电位是用微电极记录的同一细胞膜内外的电势差。 b)波形不同：神经干动作电位随两个记录电极之间电势差的变化而成双相动作电位，如果两个记录两极之间的距离无限大，可以记录到方向相反的两个单相波；而单一神经纤维只能记录到单相动作电位。c)产生原理不同：在单细胞膜外，如图1已兴奋部位（细胞膜内为正，膜外为负）较未兴奋部位或兴奋已恢复部位成负电位，因此两点间存在电势差。神经干动作电位是多根神经纤维的复合电位，如图2当B区兴奋时，B与A和C间存在电位差，由I电极引导出一个动作电位。B区兴奋后，又逐渐复极，动作电位逐渐向C、D区传导。当动作电位传导到D区时，B区已完全复极，D区兴奋故II电极又记录到一个动作电位，同时D区又逐渐复极，由此引导出双相动作电位。
2、神经干动作电位的阈刺激和最大刺激： 当刺激强度达到一定程度时，一部分神经细胞兴奋产生动作电位，这时能够记录到神经干的动作电位。当刚刚出现动作电位时的刺激强度称阈值。随着刺激强度的不断增加，越来越多的神经纤维兴奋产生动作电位，记录到的神经干的动作电位波幅也越来越大。当刺激强度增加到一定大小时，所有神经纤维都被兴奋，神经干的动作电位不再增大，这时的刺激强度称为最大刺激强度。
3、神经干动作电位的不应期： 我们所记录到的神经干的动作电位的不应期是不应期最短的那类神经纤维的不应期。动作电位是Na+内流的电化学平衡电位，Na+通道的激活、失活和备用有时间依赖性和电压依赖性。本实验用阈上刺激，虽然可以激活Na+通道，但其离子通道仍要经历激活、失活和备用三个时期。在失活期内无论给多大刺激，均不能产生动作电位，称之为绝对不应期；在备用期，给予阈上刺激，可以产生局部电位，当刺激强度足够大时可以产生一个新的动作电位，称之为相对不应期。
3低温的作用： ⑴ 现象：神经干放在冰水中浸泡后，动作电位的幅度及传导速度均下降。 ⑵ 机制：低温可阻断神经纤维的传导活动，在温度很低时神经纤维的兴奋性及电传导均直线下降，较大的带髓鞘的神经易受抑制。低温时神经细胞的耗氧率及能量代谢率都降低，细胞膜上及细胞内与代谢有关的蛋白酶活性降低，离子扩散速率减慢，细胞膜的流动性下降。
结论： 1、神经干动作电位的产生原理及其特性不同于单一神经纤维。 2、局麻药和低温可以使神经干动作电位的兴奋性及兴奋传导速度下降，但两者作用的原理不同。
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