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1、蟾蜍坐骨神经干复合动作电位特性蟾蜍坐骨神经干复合动作电位特性张 韵 （浙江大学医学院附属第一医院 浙江 杭州 310006）目的目的 应用微机生物信号采集处理系统测定蟾蜍坐骨神经干复合动作电位，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，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。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
2、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2.1 观察中枢端复合动作电位（compound ac
3、tion potention，CAP） 用 1.0V 电压，波宽 0.1ms的单个方波激刺激神经干末梢端，观察中枢端 CAP 正、负向振幅(amplitude，A)和时程(duration，D)。2.2 测定双相动作电位（biphasic action potential, BAP） 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 BAP 正相振幅（Ap1） 、正相时程（Dp1） 、正相振幅（Ap2） 、正相时程（Dp2） 。2.3 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
4、的时间差 t ，根据 V S R1- R2- / t 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 的单个方波激刺激神经干中枢端，测定末梢端 MAP 振幅（Am）和时程（Dm） 。2.5 观察刺激强度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0.05V 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（Uth ）和最大刺激（Umax） 。2.6 测定 KCl 处理前后 M
5、AP 振幅 刺激电压 1.0V，刺激波宽 0.1ms，将 3 mol/L KCl 滤纸置于第 1 对引导电极的第一电极处，记录 KCl 处理前，处理后 5min 时 MAP 的振幅（Aap） 。3 结果3.1 阈刺激和最大刺激 电刺激，波宽 0.1ms 时，阈刺激 0.310.11V；最大刺激0.670.31 V，刺激电压 1.0V 时，动作电位的传导速度为31.392.65 （m/s） 。3.2 刺激强度与动作电位振幅的关系 在刺激电压低于 0.310.11 V 时，测不到动作电位；刺激电压从 0.310.11 V 增加至 0.670.31 V，动作电位振幅呈曲线增长，刺激电压高于 0.67
6、0.3 1V动作电位振幅不再增长，见图 1。3.2 BAP 振幅和时程 刺激电压 1.0V，波宽 0.1ms 时，动作电位正相振幅（4.652.01 mV） 显著大于负相振幅（2.491.13 mV） （p0.01） ；动作电位正相时程 Dp1s ms 显著短于负相时程 Dp2s ms（p0.01） ，见表 1。3.3 MAP 振幅和时程 刺激电压 1.0V 时，单相动作电位振幅Ams mV 大于双相动作电位正相振幅 Ap1s mV（p0.05） ；单相动作时程 Dms ms 显著长于双相动作电位正相 D p1s ms（p0.01） ，见表 1。表 1 蟾蜍坐骨神经干末梢端引导的双相动作电位与
7、单相动作电位sampleAp1(mv)Ap2(mV )Dp1(ms )Dp2(ms )Am(mV)Dm(ms)18.634.461.101.6011.641.6323.012.151.122.024.632.6733.631.391.011.484.682.0144.453.120.801.125.341.4153.931.651.071.314.322.0264.272.171.081.525.612.52xs4.652.012.491.13*1.020.111.510.30#6.042.79*2.040.49#注：*: p0.05，*: p0.01 与 A p1比；# : p0.05，#
8、: p0.01 与Dp1比3.5 3mol KCl 对神经干 AP 影响 刺激电压 1.0V， 3mol KCl 处理前，动作电位振幅为 Aap s mV ，处理后 5min，动作电位振幅为 At1 s mV ，与处理前比有显著性差异（p0.05） 图1 刺激强度与动作电位振幅的关系，见表 2。表 2 3mol KCl 对蟾蜍坐骨神经干动作电位的作用样本KCl 处理前 Aap(mv)KCl 处理后 Aap(mv)17.550.2023.740.1534.680.2345.870.3453.760.2063.750.14xs4.361.540.210.07*注：*:p0.05，*: p0.01
9、与 KCl 处理前 Aap 比；4 讨论4.1 神经干动作电位不具有“全或无”性质 刺激电压从 Uth增加至 Umax，神经干动作电位振幅随刺激电压增加而增高。神经干动作电位不具有“全或无”性质。坐骨神经干为不同类型的神经纤维组成，各个类型纤维的兴奋性水平不同 1，在一个有限的范围内神经干动作电位的大小与刺激的强度成比例 2 。4.2 神经冲动的传导速度 蛙神经冲动的传导速度在 20时约为每秒 30 米 3 ，本实验所测得的蟾蜍坐骨神经干动作电位的传导速度为.4.3 神经具有双向传导兴奋的能力 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，反之也然，由此可以证明离体蟾蜍坐骨神经具有双向
10、传导兴奋的能力。4.4 BAP 的形成机制 在两引导电极间夹伤神经，神经冲动传导被阻断，双相动作电位负相波消失，形成一相正波，于此可见，双相动作电位是神经冲动先后通过两个引导电极形成的，冲动通过第 1 个电极，形成动作电位的正相波，冲动通过第 2 个电极，形成动作电位的负相波。4.5 BAP 正、负相振幅时程差异的机制 在两引导电极间夹伤神经，神经冲动传导被阻断，双相动作电位负相波消失，形成的单相动作电位时程显著长于双相动作电位正相时程，单相动作电位振幅大于双相动作电位正相振幅。即负相波的存在，使双相动作电位正相波的时程和振幅减小，据此可以推测，正相波与负相波在时间轴上重叠，正相波和负相波叠加
11、，叠加发生在正相波去极期，负相去极波与正相复极波叠加，负相波振幅减小，正相波时程缩短。因此双相动作电位正相波大于负相振幅，正相时程短于负相时程。4.6 细胞外高钾对神经兴奋性的影响 3mol KCl 处理神经，动作电位消失，这表明神经冲动传导被阻断。根据离子学说，动作电位是由胞外钠离子通过钠通道内流形成的，细胞外高钾使膜电位升高，膜电位高于阈电位时，钠通道失活，产生去极化阻滞，神经的兴奋性丧失。5 参考文献1 Mary A.B.勃雷兹尔.神经系统的电活动. 北京：科学出版社，1984 第 1 版：45-472.DJAIDLEY.可兴奋细胞的生理. 北京：学科学出版社，1983 年 09 月第 1 版：61-623 Mary A.B.勃雷兹尔.神经系统的电活动. 北京：学科学出版社，1984 第 1 版：35-36
