电生理实验

电生理实验

(一)神经干动作电位的测定

一．实验目的

（1）观察神经干动作电位的特点

（2）观察记录动作电位的幅度与刺激强度的关系、动作电位的潜伏期及演变过程。二．实验对象

蛙的坐骨神经-腓神经标本。

三．实验器材

蛙板、蛙钉、剪刀、镊子、玻璃分针、瓷盘、滴管、任氏液。神经标本屏蔽盒、生物信号采集处理系统、打印机等。

四．实验原理

细胞兴奋时，产生动作电位的部位的除极化过程，使该处细胞膜外的电位下降。因此，发生兴奋的部位相对于静止部位而言呈负电（细胞膜除外），即兴奋部位与邻近未兴奋部位之间存在电位差。这种电位差可以用电极以及生物信号采集系统进行记录和显示。

五．实验过程

（1）制备蛙的坐骨神经-腓神经标本。

（2）连接测试系统。

（3）调节生物信号采集处理系统的参数至合适的工作状态。

（4）进行动作电位观察。刺激强度由1V起逐步增大，直至观察到产生动作电位。记录此时的刺激强度。

（5）继续逐步增加刺激强度，观察记录动作电位的幅度与刺激强度之间的关系。

六．实验结果记录、分析

（1）刺激强度从1V起逐渐变大。

1V：

1.5V：

1.8V：

2V：

由于担心过大电压对神经干产生损伤，在增加到2V以后就没有再加大。

（2）随着刺激的增大，动作电位的幅值没有变化，一直稳定在1.810mV。这反映了动作电位的“全或无”特性。

七．注意事项

（1）神经标本分离出来以后，应在任氏液中浸泡片刻，以恢复并稳定其兴奋性。

（2）神经标本放入标本盒中后，应保持标本与电极之间的良好接触，并保持标本的湿润（否则标本将失去活性）。

（3）刺激应从低强度开始逐渐增加至适当强度，且不宜使用过强的刺激以及连续刺激标本，否则将会对标本产生不可逆转的损伤。

八．思考题

（1）用动作电位的“全或无”理论，解释实验中观察到的动作电位的幅度与刺激强度之间的关系。

实验中增大刺激强度时，动作电位的幅度并没有变化。因为动作电位存在“全或无”的特性；当动作电位传导到另一位置时，动作电位幅度因刺激强度的增大有所增大，这是因为实验所用的不是单一神经，而是多个神经组成的神经干，这与“全或无”是不矛盾的。（2）解释双相动作电位和单相动作电位的产生机制。

在神经干上放置一对记录电极a、b，静息时记录不到电位差。当在神经干一段进行刺激时，表现为负电位变化的动作电位由此极端向另一端传导。当其传导到a电极时，a、b 之间出现电位差，a负b正。此时可记录到上相波。当动作电位传至两电极之间是时，a、b 又处于等电位状态。动作电位进一步传导当到达b电极时，a、b之间又出现电位差，a正b 负，此时可记录到下相波。然后记录又回到零位。如此获得的呈双相变化的记录就称为双相动作电位。

但是，当a、b之间的或b处的神经干被阻断或损伤时，由于损伤电位的存在，在进

行刺激之前就能记录到电位。当在神经干另一端进行刺激时，a极的电位变化实际上是负电

位抵消 了损伤电位所致。动作电位传至阻断或损伤处，不能再引起电位的变化，故整个记录呈现为单相动作电位。

（二）神经兴奋传导速度的测定

一．实验目的

用电生理的方法记录神经纤维动作电位，并由此计算兴奋在神经纤维上的传导速度。

二．实验对象及器材与上相同。

三．实验原理

坐骨神经-腓神经受电刺激后所产生的动作电位为多根神经纤维动作电位的组合，即复合动作电位。测量两对记录电极之间的距离，测量并计算动作电位通过两记录电极的时间差，根据公式t d V /=即可计算出动作电位在该复合神经干上的大致传导速度。

四．操作步骤

（1）制备标本。

（2）连接系统。

（3）将记录电极1和记录电极2分别接于生物信号采集处理系统4个输入端中的任意两个，并选择该两通道进行显示。

（4）逐渐增大刺激强度直至在两对记录电极上均记录最大幅度的动作电位。

（5）用尺量出记录电极1和记录电极2之间的距离d 。

（6）用生物信号采集系统显示屏上的标尺分别测量记录电极1和记录电极2上记录下的刺激伪迹与动作电位起始点之间的时间差t1和t2，t1-t1=t 即为动作电位通过距离d 所用的时间。

（7）根据公式计算出动作电位在该神经干标本上的传导速度。

五．实验结果记录、分析

实验测得两处距离为1.2cm ，时间间隔为0.0004s ，由公式得：

s m t d v /300004.0/102.1/2=⨯==-

传导速度为30m/s 。

六．思考题

如果本实验只允许使用一对记录电极，用刺激电极与记录电极之间的距离除以从发出刺激信号到记录下动作电位所需的时间来计算神经纤维的传导速度，那么与本实验所采用的这种方法有何不同。

刺激开始的部位和动作电位开始的部位并不完全重合，它们之间的距离很难测定。如果只用一对测量电极，记录结果可能并不准确；用两对记录电极时，是利用它们间的相对距离来计算，结果较为准确。

（三）神经干兴奋不应期的测定

一．实验目的

（1）明确细胞兴奋性的周期性变化，在电生理特别是心脏电生理的研究中具有重要意义。（2）通过本实验了解不应期测量的基本方法，并巩固不应期的概念。

二．实验对象、实验器材与上相同。

三．实验原理

不应期是细胞电活动的主要特点之一。可兴奋细胞在受到一次刺激而产生动作电位之后，其兴奋性要经历一个周期性的变化：绝对不应期、相对不应期、超常期、低常期。不同的可兴奋细胞在不同的生理条件下的不应期可能存在着差异。测定坐骨神经-腓神经的不应期可通过逐步提高刺激频率（保持最大刺激强度不变），同时观察所记录下的动作电位幅度的变化情况来实现。由于所使用的实验对象是复合神经干，其中所包含的各神经纤维的不应期可能不同。所以，当记录到的动作电位的幅度开始减小，表明此时的刺激脉冲间隔（其倒数为刺激频率）已小于或等于神经干中某些神经纤维的不应期。

如继续减小刺激脉冲间隔，可观察到动作电位的幅度逐渐减小，直至记录不到动作电位，说明此时刺激脉冲的间隔已不大于该神经干所包含的所有神经纤维的不应期。

四．操作步骤

（1）制备标本，连接系统。

（2）用单刺激确定最大刺激强度。

（3）保持刺激强度不变，调整两个刺激脉冲之间的时间间隔，以使记录到的两个动作电位的幅度均保持单次刺激时所记录到的最大复合电位。

（4）在上一步骤基础上，逐步减小两个刺激脉冲之间的时间间隔，同时观察记录到的两个动作电位的幅度。当第二个动作电位的幅度开始减小时，记录此时两个刺激脉冲之间的时间间隔。该时间间隔表示的是复合神经干中神经纤维的最长的不应期。

（5）继续减小两个刺激脉冲之间的时间间隔，则第二个动作电位逐渐向第一个动作电位靠拢，且幅度也逐渐减小。当第二个动作电位消失时，记录此时两个刺激脉冲之间的时间间隔。该时间间隔表示的是复合神经干中神经纤维的最短的不应期。

五．实验结果记录、分析