生理学实验 神经干动作电位的测定

实验四 神经干动作电位的测定

【实验目的】

学习生物电活动的细胞外记录法；观察坐骨神经干动作电位的基本波形、潜伏期、幅值 以及时程。

【实验原理】

神经组织属于可兴奋组织，其兴奋的客观标志是产生动作电位，即当受到有效刺激时， 膜电位在静息电位的基础上将发生一系列的快速、可逆、可扩布的电位变化。

动作电位可以沿着神经纤维传导。在神经细胞外表面，已兴奋的部位带负电，未兴奋的 部位带正电。 采用电生理学实验方法可以引导出此电位差或电位变化， 根据引导的方式不同， 所记录到的动作电位可呈现单向或双向的波形。

由于坐骨神经干是由许多神经纤维组成的， 所以其产生的动作电位是众多神经纤维动作 电位的叠加，即为一个复合动作电位。这些神经纤维的兴奋性是不同的，所以在一定范围内 增大刺激强度可以使电位幅度增大。这和单一细胞产生的动作电位是有区别的。本实验所引 导出的动作电位即为坐骨神经干的复合动作电位。

【实验对象】

蛙或蟾蜍。

【实验材料】

两栖类手术器械 1 套、滴管、BL­410生物机能实验系统、神经屏蔽盒、刺激电极、接 收电极、任氏液。

【实验步骤】

1． 制备坐骨神经干标本

坐骨神经干标本的制备方法与制备坐骨神经­腓肠肌标本相似。首先按照制备坐骨神经­ 腓肠肌标本的方法分离坐骨神经， 当游离至膝关节处时， 在腓肠肌两侧找到胫神经和腓神经， 任选其一剪断，然后分离留下的一支直至足趾并剪断。保留与坐骨神经相连的一小段脊柱， 其余组织均剪除。此时，即制成了坐骨神经干标本。将标本浸于任氏液中，待其兴奋性稳定 后开始实验。

2．接标本与实验仪器

1）棉球沾任氏液擦拭神经标本屏蔽盒内的电极，将标本的脊柱端置于屏蔽盒的刺激电

（图 4－1 屏蔽盒）

极端（即 0刻度端），其神经部分横搭在各个电极上。

2）取出 BL­410 生物机能实验系统专用刺激电极，将其插头插在与主机“刺激”插口 中， 另一端的两个鳄鱼夹分别夹在屏蔽盒左侧的两个刺激接口上。 红色接正极， 黑色接负极。 保持两鳄鱼夹的间距为 1cm。

3）取出 BL­410 生物机能实验系统专用生物电信号引导电极。引导电极的一端是一个5 芯插口，将该插口与主机的 1 通道相连；另一端有三个不同颜色的鳄鱼夹，其中黑色的夹子 用于接地，夹在屏蔽盒的接地接口上并和屏蔽盒本身的接地鳄鱼夹相对应的接在同一电极 上；红色的夹子引导正电信号，黄色的夹子引导负电信号，分别夹在屏蔽盒的两个接收电极 接口上（红、黄鳄鱼夹的连接位置可以任选，但要保证间距为 1cm，且所接的电极上搭有神

经） 。 （图 4－2 引导电极）

3．打开计算机，进入 BL­410 生物机能实验系统，开始实验数据的采集

1）菜单条中点击“实验项目”按钮，在“肌肉神经实验”中选择“神经干动作电位的 ，进入该实验模块。此时，1 通道的信号类型位置已标注为“动作电位” 。

引导”

2）观察双向动作电位：在窗口下方刺激器栏中将刺激类型定为“单刺激” ，强度定为 “1.5V” ，之后单击右侧的“启动/停止刺激”按钮，此时在 1 通道中可观察到一个刺激伪迹 和随后出现的双向动作电位。此双向动作电位的第一相和第二相的方向相反（先上后下）， 注意两者是否对称。

3）观察单向动作电位：用一小块浸有高浓度 KCl 溶液的滤纸片贴附在后一个记录电极 上或用眼科镊夹伤两个记录电极之间的神经，按(2)中的刺激条件给予刺激，可见到双向动 作电位的第二相逐渐减小，数分钟后完全消失。此时得到的即为单向动作电位。

①刺激强度与复合动作电位幅度的关系：用上述记录单向动作电位的方法进行如下实 验。

②“打开刺激器设置对话框”中选择对话框中的“设置”面板，选择 “设置”面板，

。将强度调整 在“模式”下拉菜单中选择“细电压”

；在“方式”下拉菜单中选择“单刺激”

为最小值即 0.005V，并开始刺激。注意观察此时 1 通道是否有动作电位波形出现。之后逐 渐增大刺激强度，并仔细观察，直至当强度增大到某一特定数值时，波形突然出现，标志着 此时在神经干中兴奋性最好的某个神经纤维发出了一个动作电位。 那么引起这第一个动作电 位的刺激强度即为该神经纤维的阈值；该刺激称阈刺激。

③进一步增大刺激强度， 观察不同神经纤维共同产生的复合电位的幅度以及刺激伪迹的 变化。 待复合电位的幅度不再随刺激强度而增大时， 记录此时的刺激强度值， 即为最大刺激。 再继续增大刺激强度，观察波形是否变化。

【参数设定】

实验参数详见下表（可据实际情况调整各参数）

通道 电极类型 增益选项 时间常数 滤波调节 扫描速度 50Hz滤波

采样参数

1 引导电极 200 DC 10k 0.63ms/div 关

刺激模式 刺激方式 延时 波宽 波间隔 频率 强度

刺激器参数

粗电压 单刺激 ­ ­ ­ ­ 1.00V 【注意事项】

1．标本的神经部分一定要尽量长一些， 并应仔细清除附着于神经干上的结缔组织 及血管。

2．神经在屏蔽盒中摆放时不可折叠，并应与各个电极均接触良好。

3．实验过程中屏蔽盒盖应保持关闭。

【思考题】

1．采用细胞外记录法所记录的神经干动作电位的原理是什么？

2． 在引导神经干双相动作电位时， 为什么动作电位的第一相的幅值比第二相的幅值大？

3．在实验中，神经干复合动作电位的幅值可在一定范围内随刺激强度的增加而增大， 这与“全或无”定律矛盾吗？