浙江大学生理学实验坐骨神经

蟾蜍坐骨神经干复合动作电位特性

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。

1.材料和方法(materials and methods)

1.1 实验动物：

蟾蜍（中华蟾蜍指名亚种，Zhuoshan Toad）

1.2 药品：

任氏液、3 mol/L 氯化钾

1.3器材：

RM6240微机生物信号处理系统（成都仪器厂）、神经干标本盒、包括器械方盘、蛙板等实验器械材料一套。

1.4 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。

1.5 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。

1.6 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。

2.观察（observations）

2.1 中枢端引导的双向动作电位（biphasic action potential，BAP）：

用1.0V电压，波宽0.1ms方波刺激神经干末梢端，观察动作电位波形。

2.2 测定末梢端引导的双向动作电位：

用1.0V电压，波宽0.1ms的单个方波刺激神经干中枢端，测定动作电位正、负向振幅和时程。

2.3 兴奋传导速度测定：

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。

2.4 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的单个方波刺激神经干中枢端，测定末梢端MAP振幅和时程。

2.5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，测定阈刺激和最大刺激强度。 2.6 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2min 时MAP 的振幅。

3.结果(results)

3.1 刺激波宽0.1ms 时，阈刺激（Uth ）：0.28±0.08 V ；最大刺激（Umax ）：0.95±0.30 V ，刺激电压1.0V 时，动作电位的传导速度（V ）为42.73±10.59 m/s ，见表1。

表1 蟾蜍坐骨神经干的阈刺激、最大刺激和传导速度

sample

Uth (V)

Umax (V)

V (m/s )

1 0.17 1.17 36.36

2 0.29 1 55.56

3 0.

4 1.3 35.09 4 0.27 0.99 41.67

5 0.4 1.3

6 48.78 6 0.30 0.70 33.90

7 0.2 0.71 38.46

8 0.24 0.85 32.26

9 0.21 0.45 62.5 ⎺x ±s

0.28±0.08

0.95±0.30

42.73±10.59

3.2 在刺激电压低于0.28±0.08 V 时，测不到动作电位；刺激电压从0.28±0.08 V 增加至0.95±0.30 V ，动作电位振幅呈曲线增长，刺激电压高于0.95±0.30 V 动作电位振幅不再增长，见图1。

3.3 刺激电压1.0V ，波宽0.1ms 时，动作电位正相振幅（6.97±3.00 mV ）显著大于负相振幅（3.79±2.01 mV ）， 两者有显著性差异（ p<0.01）；动作电位正相时程Dp1 (0.98±0.18 ms)显著短于负相时程Dp2(2.24±0.35 ms)，两者有显著性差异（p<0.01），见表2。 3.4 刺激电压1.0V 时，单相动作电位振幅Am(9.08±3.07 mV)大于双相动作电位正相振幅Ap1（6.97±3.00 mV ），两者有显著性差异（p<0.05）；单相动作时程Dm(1.78±0.29ms)显著长于双相

A （mV) 图1 刺激强度与动作电位振幅的关系

U(V) 1.0 1.5

动作电位正相Dp1 (0.98±0.18 ms)，两者有显著性差异（p<0.01），见表2。

表2 蟾蜍坐骨神经干双相动作电位与单相动作电位

sample Ap1(mv)Ap2(mV )Dp1(ms )Dp2(ms )A m(mV)D m(ms)

1 8.96 5.03 0.9 2.08 11.41 1.53

2 6.28 3.14 0.97 2.31 7.11 1.61

3 3.37 1.86 1.16 2.42 5.68 2.27

4 5.37 1.81 1.34 2.92 6.19 2.18

5 2.48 1.05 1.01 2.1 5.03 1.77

6 12.21 7.33 0.81 2.00 12.58 1.38

7 7.66 4.54 0.88 2.36 10.94 1.72

8 8.78 5.14 0.93 1.65 10.04 1.76

9 7.63 4.24 0.78 2.29 12.7 1.8

⎺x±s 6.97±3.00 3.79±2.01** 0.98±0.18 2.24±0.35## 9.08±3.07* 1.78±0.29##

p 0.000020.000000.00270.0000注：* p<0.05，** p<0.01 与A p1比；# p<0.05，## p<0.01 与Dp1比

3.5 刺激电压1.0V，3mol KCl处理前，动作电位振幅为Aap (9.14±3.38mV)，处理后2min，动作电位振幅为At1(0.49±0.35 mV)，与处理前比有显著性差异（p<0.05），见表3。

表3 3mol KCl 对蟾蜍坐骨神经干动作电位的作用

sample KCl处理前Aap(mv)KCl处理后Aap(mv)

1 11.08 0.55

2 7.11 0.11

3 5.68 0.07

4 5.37 0.22

5 5.41 0.34

6 12.21 0.61

7 13.78 0.76

8 8.92 1.17

9 12.7 0.62

⎺x±s 9.14±3.38 0.49±0.35**

p 0.0000

注：** p<0.05 与KCl处理前Aap比；

4.讨论(discussion)

4.1 刺激电压从Uth增加至Umax，即从阈刺激（Uth）：0.28±0.08 V到最大刺激（Umax）：0.95±0.30 V，神经干动作电位振幅随着刺激电压增加而增高。神经干动作电位不具有“全或无”性质。从我们在提取蛙的坐骨神经元中，我们不难看出，坐骨神经元是由许多不同类型的的神经纤维组成。一根神经纤维在收到阈值以上的刺激产生动作电位时，不会随着刺激强度的增大而再次增大，但是不同神经纤维间存在着一定的差异。当期中一部分的神经纤维收到的刺激已经超过阈值时，其余的神经纤维可能尚未到达，也就能进一步增大了动作电位。当全部神经纤维都已到达阈值时，即神经元到达阈值，其动作电位便不会再发生变化。