1、實(shí)驗(yàn)3 蟾蜍坐骨神經(jīng)干電生理實(shí)驗(yàn)【摘要】 目的 運(yùn)用電生理實(shí)驗(yàn)技術(shù)測(cè)定蛙類(lèi)坐骨神經(jīng)干的單相、雙相動(dòng)作電位和其中類(lèi)纖維沖動(dòng)的傳導(dǎo)速度，并觀察機(jī)械損傷、藥物對(duì)神經(jīng)興奮和傳導(dǎo)的影響。 方法 采用RM6240微機(jī)生物信號(hào)處理系統(tǒng)，通過(guò)電生理的方法來(lái)測(cè)定蛙坐骨神經(jīng)干的單相、雙相動(dòng)作電位的電位和時(shí)程以及其中類(lèi)纖維沖動(dòng)的傳導(dǎo)速度。并采用夾傷神經(jīng)和加不同藥物等處理措施，記錄一定刺激強(qiáng)度下坐骨神經(jīng)動(dòng)作電位的大小變化，從而分析坐骨神經(jīng)干動(dòng)作電位的影響因素及機(jī)制。 結(jié)果 動(dòng)作電位的傳導(dǎo)速度為31.763.63 m/s，閾刺激強(qiáng)度為0.280.03 V，最大刺激強(qiáng)度為1.210.36 V。中樞端引導(dǎo)動(dòng)作電位正相和負(fù)相

2、振幅分別為3.151.87mV和 2.111.46mV，末梢端引導(dǎo)動(dòng)作電位正負(fù)相振幅分別為7.042.01 mV和 3.891.46 mV，與中樞端引導(dǎo)時(shí)的動(dòng)作電位振幅比有顯著性差異（p0.01）；夾傷神經(jīng)干后，動(dòng)作電位振幅為8.492.48 mV，時(shí)程為 1.730.40 ms，與末梢端引導(dǎo)時(shí)正相波時(shí)程比有顯著性差異（p=0.0020.01）。引導(dǎo)電極間距離分別等于10mm、20mm和30mm時(shí)，動(dòng)作電位正相振幅：A110為 7.071.87 mV，A120為 9.573.08 mV，A130為 9.753.33 mV，負(fù)相振幅：A210為 3.871.19 mV， A220為 5.352.

3、23 mV，A230為 4.442.39 mV，A120、A130分別與A110比均有顯著性差異（p0.05），A220與A210比有顯著性差異（p0.05）。3mol/L KCl處理前Ac正相振幅為 2.570.75 mV，負(fù)相振幅為1.280.52 mV，處理后5min A5正相振幅為3.160.97 mV，負(fù)相振幅為0.120.18mV；Dc正負(fù)相時(shí)程分別為 1.300.26 ms和2.000.65 ms，處理后5min D5正負(fù)相時(shí)程分別為 1.940.44 ms和0.310.44 ms。A5與Ac相比以及D5與Dc相比均有顯著性差異（P0.05）。3procaine處理前Ac正相振幅

4、為 7.430.92 mV，負(fù)相振幅為4.170.75 mV；處理后5min A5正相振幅為8.541.88 mV，負(fù)相振幅為2.921.76 mV。Dc正負(fù)相時(shí)程分別為 0.880.21 ms和1.990.50 ms，處理后5min D5正負(fù)相時(shí)程分別為 1.020.29 ms和 2.130.79 ms。A55與Acc相比以及D55與Dcc相比均有顯著性差異（p0.05）。 結(jié)論 神經(jīng)沖動(dòng)在神經(jīng)纖維內(nèi)可以雙向傳導(dǎo)，傳導(dǎo)速度為 m/s。雙相動(dòng)作電位是神經(jīng)沖動(dòng)先后通過(guò)兩個(gè)引導(dǎo)電極形成的，為正相波與負(fù)相波疊加后的結(jié)果。坐骨神經(jīng)干的動(dòng)作電位及傳導(dǎo)過(guò)程不表現(xiàn)“全或無(wú)”現(xiàn)象，當(dāng)刺激電壓從閾刺激增加至最大

5、刺激的過(guò)程中，神經(jīng)干動(dòng)作電位振幅隨刺激電壓增加而增高，。KCl處理神經(jīng)干過(guò)程中，由于阻滯了K+的外流，動(dòng)作電位的振幅隨時(shí)間延長(zhǎng)逐漸減小，至5min時(shí)已基本為0。procaine處理神經(jīng)干后，由于阻滯了Na+的內(nèi)流，動(dòng)作電位的振幅逐漸變小?！娟P(guān)鍵詞】神經(jīng)干 刺激 復(fù)合動(dòng)作電位 單相動(dòng)作電位 雙相動(dòng)作電位 傳導(dǎo)速度神經(jīng)纖維在接受閾上刺激后產(chǎn)生動(dòng)作電位（全或無(wú)），產(chǎn)生后沿其神經(jīng)纖維以一定的速度傳導(dǎo)。神經(jīng)干由許多神經(jīng)纖維組成，從神經(jīng)干引導(dǎo)的動(dòng)作電位是這些神經(jīng)纖維的復(fù)合動(dòng)作電位。通過(guò)置于神經(jīng)干上的電極，可以引導(dǎo)出不同的單相、雙相動(dòng)作電位。不同的神經(jīng)纖維傳導(dǎo)速度也不同，蟾蜍坐骨神經(jīng)干主要由A類(lèi)纖維組成，傳

6、導(dǎo)速度約為30-40m/s。神經(jīng)損傷以及藥物作用等對(duì)神經(jīng)的興奮、傳導(dǎo)都具有影響。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定不同條件下神經(jīng)干動(dòng)作電位參數(shù)變化，探討其機(jī)制。1.材料和方法1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 蟾蜍（中華蟾蜍指名亞種，Zhuoshan Toad）1.2藥品 任氏液、3%procaine、3mol/LKCl.1.3 器材 RM6240微機(jī)生物信號(hào)處理系統(tǒng)（成都儀器廠）、神經(jīng)標(biāo)本屏蔽盒。1.4坐骨神經(jīng)干制備 蟾蜍毀腦脊髓，去上肢和內(nèi)臟，下肢剝皮浸于任氏液中。蟾蜍下肢背面向上置于蛙板上，剪去尾椎；標(biāo)本腹面向上，用玻璃分針?lè)蛛x脊柱兩側(cè)神經(jīng)叢，用線(xiàn)在近脊柱處結(jié)扎，剪斷神經(jīng)；將神經(jīng)干從腹面移向背面。標(biāo)本背面向上固定，從大腿至跟腱

7、分離坐骨神經(jīng)。坐骨神經(jīng)標(biāo)本置任氏液中備用。1.5儀器連接和參數(shù) “實(shí)驗(yàn)”菜單中選擇生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的“神經(jīng)干動(dòng)作電位”進(jìn)入實(shí)驗(yàn)信號(hào)記錄狀態(tài)。儀器參數(shù)：1、2通道時(shí)間常數(shù)0.02s、濾波頻率1KHz、靈敏度5mV，采樣頻率40kHz，掃描速度0.5ms/div。單刺激方式，刺激幅度1.0V，刺激波寬0.1ms，延遲5ms，同步觸發(fā)。1.6 動(dòng)作電位引導(dǎo) 神經(jīng)干標(biāo)本置于標(biāo)本盒的電極上，神經(jīng)與電極接觸良好，調(diào)節(jié)刺激電壓，記錄動(dòng)作電位。2.觀察項(xiàng)目2.1 蟾蜍坐骨神經(jīng)干復(fù)合動(dòng)作電位參數(shù)測(cè)定2.1.1 將神經(jīng)干中樞端置于刺激電極處，用刺激電壓1.0V，刺激波寬0.1ms的方波刺激神經(jīng)干，測(cè)定第一對(duì)引導(dǎo)電極

8、引導(dǎo)的雙相動(dòng)作電位正相波與負(fù)相波的振幅（Ac1、Ac2）和時(shí)程（Dc1、Dc2）。2.1.2 將神經(jīng)干末梢端置于刺激電極處，用刺激電壓1.0V，刺激波寬0.1ms的方波刺激神經(jīng)干，測(cè)定第一對(duì)引導(dǎo)電極引導(dǎo)的雙相動(dòng)作電位正相波與負(fù)相波的振幅（Ap1、Ap2）和時(shí)程（Dp1、Dp2）。2.2 動(dòng)作電位傳導(dǎo)速度測(cè)定將神經(jīng)干中樞端置于刺激電極處，用刺激電壓1.0V，刺激波寬0.1ms的方波刺激神經(jīng)干，記錄通道1、2產(chǎn)生動(dòng)作電位起始時(shí)間之差，根據(jù) S R1- R2 / t 計(jì)算出AP的傳導(dǎo)速度。2.3 引導(dǎo)電極間距離的變化對(duì)動(dòng)作電位振幅的影響取下第二對(duì)引導(dǎo)電極，用刺激電壓1.0V，刺激波寬0.1ms的方波

9、刺激神經(jīng)干，分別記錄第一對(duì)引導(dǎo)電極間距離為10mm，20mm，30mm時(shí)的動(dòng)作電位的正負(fù)相振幅（A1、A2）。2.4 單相動(dòng)作電位引導(dǎo)用鑷子將第一對(duì)引導(dǎo)電極之間的神經(jīng)夾傷，用刺激電壓1.0V，刺激波寬0.1ms的方波刺激神經(jīng)干，測(cè)定第一對(duì)引導(dǎo)電極引導(dǎo)的單相動(dòng)作電位的振幅（Am）和時(shí)程（Dm）。2.5 刺激強(qiáng)度（U）變化對(duì)動(dòng)作電位振幅（A）的影響用刺激波寬0.1ms，刺激電壓從0.1V按步長(zhǎng)0.05V不斷增加，測(cè)定不同刺激電壓下動(dòng)作電位振幅的變化，直到動(dòng)作電位不再增大為止。記錄閾刺激強(qiáng)度（Uth）和最大刺激強(qiáng)度（Umax）以及所對(duì)應(yīng)的動(dòng)作電位振幅。2.6 3mol/L KCl溶液處理后的影響將一

10、小塊浸有3mol/L KCl 溶液的濾紙貼附在第2對(duì)引導(dǎo)電極的后一電極的神經(jīng)干上，用刺激電壓1.0V，刺激波寬0.1ms的方波刺激神經(jīng)干，記錄KCl溶液處理前及處理后5min時(shí)，第一對(duì)引導(dǎo)電極引導(dǎo)的動(dòng)作電位振幅（Ap）和時(shí)程（Dp）。2.7 3%procaine處理后的影響換一神經(jīng)干，將一小塊浸有3%procaine溶液的濾紙貼附在第1 對(duì)引導(dǎo)電極的后一電極的神經(jīng)干上，用刺激電壓1.0V，刺激波寬0.1ms的方波刺激神經(jīng)干，記錄procaine處理前及處理后5min時(shí)，第一對(duì)引導(dǎo)電極引導(dǎo)的動(dòng)作電位振幅（Ap）和時(shí)程（Dp）。3.結(jié)果3.1 刺激波寬0.1ms時(shí)，閾刺激Uth為0.280.03

11、V；最大刺激1.210.36 V，刺激電壓1.0V時(shí)，動(dòng)作電位的傳導(dǎo)速度為31.763.63 m/s 。（見(jiàn)表1）表1蟾蜍坐骨神經(jīng)干閾刺激、最大刺激和傳導(dǎo)速度sampleUth(V)Umax(V)V(m/s )10.300.9930.7720.321.1631.7530.301.3028.1750.251.2528.1760.251.8034.4870.301.5031.2580.261.1030.3090.240.5939.22xs0.280.031.210.36*31.763.63*p0.01 vs閾刺激組。刺激波寬0.1ms，刺激電壓從0.1V按步長(zhǎng)0.05V不斷增加時(shí)，當(dāng)刺激電壓小于閾

12、刺激時(shí)，不產(chǎn)生動(dòng)作電位；當(dāng)刺激電壓大于閾刺激小于最大刺激時(shí)，動(dòng)作電位振幅不斷增大；當(dāng)刺激電壓大于最大刺激時(shí)，動(dòng)作電位振幅不再增大。動(dòng)作電位振幅與刺激電壓的變化關(guān)系見(jiàn)圖1。圖1 不同強(qiáng)度刺激電壓對(duì)蟾蜍坐骨神經(jīng)干動(dòng)作電位振幅的影響3.2 刺激電壓1.0V，刺激波寬0.1ms時(shí)，中樞端引導(dǎo)時(shí)動(dòng)作電位，正相和負(fù)相振幅分別為3.151.87 mV和 2.111.46 mV，兩者有高度顯著性差異（p=0.0010.01)；動(dòng)作電位正負(fù)相時(shí)程分別 0.950.16 ms和 1.680.41 ms，兩者有高度顯著性差異（p=0.00040.01)；末梢端引導(dǎo)時(shí)動(dòng)作電位正負(fù)相振幅分別為 7.042.01 mV和

13、 3.891.46 mV，與中樞端引導(dǎo)時(shí)的動(dòng)作電位振幅比有高度顯著性差異（p0.05)。（見(jiàn)表2）表2蟾蜍坐骨神經(jīng)干中樞和末梢引導(dǎo)的復(fù)合動(dòng)作電位sampleAc1(mv)Ac2( mv)Dc1(ms )Dc2(ms )Ap1(mv)Ap2(mv )Dp1(ms )Dp2(ms )14.983.030.841.528.024.270.941.9722.862.150.901.607.004.410.841.6934.642.720.831.118.996.130.881.1941.691.101.321.965.352.091.372.5656.235.231.042.319.864.161.1

14、32.6761.811.270.931.408.115.241.041.9770.990.560.981.313.311.361.021.5981.270.720.802.235.793.790.812.4193.922.200.871.706.913.590.802.09xs3.151.872.111.46*0.950.161.680.41*7.042.01*3.891.46*0.980.182.020.48*p0.01 vs中樞端引導(dǎo)組；*p0.01 vs正相波。3.3 夾傷神經(jīng)干后，動(dòng)作電位振幅為 8.492.48 mV；時(shí)程為 1.730.40 ms，與末梢端引導(dǎo)時(shí)正相波時(shí)程比有高度顯

15、著性差異（p=0.0020.01）。（見(jiàn)表3）表3蟾蜍坐骨神經(jīng)干雙相和單相復(fù)合動(dòng)作電位sampleAp1(mV)Ap2(mV )Dp1(ms )Dp2(ms )Am(mV)Dm(ms)18.054.180.931.968.402.0627.004.410.841.698.622.1938.996.130.881.1910.661.4459.864.161.132.6711.662.1968.115.241.041.977.851.3373.761.950.941.773.801.3597.614.050.832.268.451.53xs7.631.944.301.280.940.111.930

16、.468.492.481.730.40*p0.01 vs末梢端引導(dǎo)時(shí)正相波。3.4 刺激電壓1.0V，刺激波寬0.1ms，第一對(duì)引導(dǎo)電極間距離分別等于10mm、20mm和30mm時(shí)，末梢端引導(dǎo)的動(dòng)作電位正相振幅：A110為 7.071.87 mV，A120為 9.573.08 mV，A130為 9.753.33 mV，A120、A130分別與A110比有顯著性差異（p0.05），A120與A130比沒(méi)有顯著性差異；負(fù)相振幅：A210為 3.871.19 mV， A220為 5.352.23 mV，A230為 4.442.39 mV，A220與A210比有顯著性差異（p0.05）。（見(jiàn)表4）表4

17、引導(dǎo)電極間距離對(duì)坐骨神經(jīng)干動(dòng)作電位振幅的影響(mV)sample10mm20mm30mmA1A2A1A2A1A218.38 4.18 12.19 7.74 12.65 8.70 26.92 4.46 8.11 4.65 8.21 2.82 37.94 4.08 8.83 3.68 8.29 2.33 45.26 2.15 6.35 3.49 6.41 3.24 510.06 4.42 14.977.82 15.91 7.67 68.02 5.83 11.687.40 12.09 4.42 73.76 1.95 5.02 1.45 5.35 2.39 85.96 3.96 8.54 5.26 8

18、.48 2.70 97.32 3.83 10.48 6.69 10.37 5.65 xs7.071.873.871.199.573.08*5.352.23*9.753.33*,*4.442.39#,*p0.05 vs 10mm組， *p0.05 vs 20mm組。3.5 刺激電壓1.0V，刺激波寬0.1ms，3mol/L KCl處理前Ac正相振幅為 2.570.75 mV，負(fù) 相振幅為1.280.52 mV。處理后5min A5正相振幅為3.160.97 mV，負(fù)相振幅為0.120.18mV。 A5與Ac相比有顯著性差異（p0.05)；Dc正負(fù)相時(shí)程分別為 1.300.26 ms和2.000.

19、65 ms，處理后5min D5正負(fù)相時(shí)程分別為 1.940.44 ms和0.310.44 ms。D5與Dc相比有顯著性差異（P0.05）。（見(jiàn)表5）表53mol KCl 對(duì)坐骨神經(jīng)干動(dòng)作電位振幅和時(shí)程的影響sampleAp1(mV)Ap2(mV )Dp1(mS)Dp2(mS )c5c5c5c512.14 2.87 1.54 0.24 1.40 2.27 1.90 1.03 21.47 1.80 1.42 0.21 1.32 1.62 1.57 0.66 31.78 2.26 1.21 0.48 1.10 1.40 1.19 0.78 42.42 2.50 0.84 0.00 1.72 2.6

20、2 3.31 0.00 52.80 4.41 2.33 0.00 1.35 1.86 2.03 0.00 72.99 3.24 1.27 0.00 1.30 2.39 2.19 0.00 83.60 3.92 0.70 0.00 1.40 1.82 2.32 0.00 93.38 4.31 0.89 0.00 0.82 1.57 1.52 0.00 xs2.570.753.160.97*1.28 0.520.120.181.300.261.940.44*2.000.650.310.44*p0.05 vs處理前 3.6 刺激電壓1.0V，刺激波寬0.1ms，3procaine處理前Ac正相振幅為

21、 7.430.92 mV，負(fù)相振幅為4.170.75 mV。處理后5min A5正相振幅為8.541.88 mV，負(fù)相振幅為2.921.76 mV。 A55與Acc相比有顯著性差異（p0.05)；Dc正負(fù)相時(shí)程分別為 0.880.21 ms和1.990.50 ms，處理后5min D5正負(fù)相時(shí)程分別為 1.020.29 ms和 2.130.79 ms。D55與Dcc相比有顯著性差異（p0.05）。（見(jiàn)表6）表63% procaine 對(duì)坐骨神經(jīng)干動(dòng)作電位振幅和時(shí)程的影響sampleAp1(mV)Ap2(mV )Dp1(mS)Dp2(mS )c5c5c5c517.669.954.425.700.

22、910.952.053.3429.0311.105.031.420.951.231.971.4337.888.855.062.590.630.801.181.3546.406.423.402.431.101.222.102.5257.659.863.862.501.061.252.812.8276.506.473.150.880.931.212.201.4096.867.124.264.900.560.501.642.05xs7.430.928.541.88*4.170.752.921.760.880.211.020.29*1.990.502.130.79*p0.05 vs處理前 4.討論4.

23、1 中樞端引導(dǎo)和末梢端引導(dǎo)時(shí)均能產(chǎn)生動(dòng)作電位，說(shuō)明神經(jīng)沖動(dòng)在神經(jīng)纖維內(nèi)可以雙向傳導(dǎo)。且中樞端引導(dǎo)和末梢端引導(dǎo)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)作電位的時(shí)程沒(méi)有顯著性差異，說(shuō)明神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)速度與神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)方向是沒(méi)有關(guān)系的。文獻(xiàn)資料顯示蛙類(lèi)神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)速度在20時(shí)約為30m/s。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的蟾蜍坐骨神經(jīng)干動(dòng)作電位傳導(dǎo)速度為27.618.19m/s，與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)相比有意義，說(shuō)明神經(jīng)干標(biāo)本生理功能完好。4.2 神經(jīng)傳導(dǎo)依靠局部電流來(lái)完成，要求神經(jīng)纖維在結(jié)構(gòu)和功能上都是完整的。實(shí)驗(yàn)中將兩引導(dǎo)電極間的神經(jīng)夾傷后，神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)被阻斷，可觀察到雙相動(dòng)作電位的負(fù)相波消失，只形成一正相波。由此可見(jiàn)，雙相動(dòng)作電位是神經(jīng)沖動(dòng)先后通過(guò)兩個(gè)引導(dǎo)電極形成的。當(dāng)沖動(dòng)通過(guò)第1個(gè)電極時(shí)，產(chǎn)生第一次動(dòng)作電位，即我們所觀察到的正相波；當(dāng)沖動(dòng)通過(guò)第2個(gè)電極時(shí)，產(chǎn)生第二次動(dòng)作電位，即我們觀察到的負(fù)相波。我們所觀察到的雙相動(dòng)作電位實(shí)際為正相波與負(fù)相波疊加后的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中觀察到單相動(dòng)作電位的時(shí)程顯著長(zhǎng)于雙相動(dòng)