神经干动作电位及其传导速度的测定陈云琳 吴昊 陈潘迪（浙江大学医学院临床医学08级2B班07组）[摘 要] 目的：应用微机生物信号采集处理系统和电生理实验方法，测定蛙类坐骨神经干的单相、双相动作电位和其中A类纤维冲动的传导速度，并观察机械损伤、药物对神经兴奋和传导的影响方法：电刺激蟾蜍坐骨神经干，用微机生物信号采集处理系统同步记录各种条件下神经干动作电位振幅和时程结果：刺激电压为1.0V，波宽0.1ms的中枢端引导的动作电位，第一通道正相波振幅3.88±2.08mV明显大于负相波振幅2.24±1.01mV，两者有显著差异（P<0.01），时程正相1.54±0.27 ms小于负相3.13±0.72 ms，两者有显著性差异（P<0.01）；第二通道正相波振幅3.25±1.22mv 明显大于负相波振幅1.33±0.61mV，两者有显著差异（P<0.01），时程正相2.51±0.40ms小于负相3.30±0.45 ms，两者有显著性差异（P<0.01）；末梢端引导的动作电位，正相波振幅7.27±2.84mV明显大于负相波振幅3.25±1.91mV，两者有显著差异（P<0.01），正相时程1.91±1.11 ms小于负相3.40±1.25ms，两者有显著性差异（P<0.01）；在第一对引导电极间距为10mm时，正相振幅6.74±2.30mV明显大于负相振幅3.08±1.53 mV（P<0.01）；为20mm时，正相振幅10.33±3.11 mV明显大于负相振幅6.14±2.79 mV(P<0.01)；为30mm时，正相振幅10.39±3.26 mV明显大于负相振幅5.48±2.95 mV（P<0.01）且20mm、30mm时的正相振幅与10mm时的正相振幅也有显著差异（P<0.01）；单相动作电位的振幅6.29±3.48mV小于末梢端引导的动作电位正相振幅7.27±2.84mV，两者无显著性差异（P＞0.01），单相动作电位时程2.77±0.55 ms大于末梢端引导的动作电位正相时程1.91±1.11ms，两者有显著性差异（P<0.01）；传导速度为20.56±4.47m/s，阈刺激为0.35±0.11V,最大刺激为1.26±0.33V；用3mol/L KCl溶液处理坐骨神经干之前动作电位正相振幅3.49±1.54mV，负相振幅为1.41±0.84mV，处理2min之后正相振幅为3.84±2.15mV，负相振幅为0.53±0.38mV，正相振幅没有显著变化（P>0.01），而负相振幅明显减小（P<0.01）；3mol /LKCl溶液处理坐骨神经干之前正相动作电位时程2.25±0.54ms，负相时程为3.58±0.47ms，处理2min后动作电位时程分别为2.84±0.61 ms和4.13±0.53ms，都有显著性差异（P<0.05）。
4%procaine溶液处理坐骨神经干之前动作电位正相振幅6.17±1.17mV，负相振幅为2.43±0.61mV，处理之后5min正相振幅为6.63±1.22 mV，负相振幅为1.69±0.74mV，正相振幅无显著性差异（P>0.05），负相振幅有显著性差异（P<0.01）4%procaine溶液处理坐骨神经干之前正相动作电位时程1.49±0.27 ms，负相时程为3.04±0.43ms，处理5min后动作电位时程分别为1.77±0.03 ms和3.80±0.8ms，均有显著性差异显著（P<0.05）结论：神经冲动在神经纤维内可以双向传导，传导速度为16~25m/s刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms时，中枢端引导和末梢端引导的动作电位正相振幅都大于负相振幅，正相时程短于负相时程；单相动作电位的振幅小于双相动作电位的振幅；引导电极之间的距离越长，动作电位的正相振幅越大，负相振幅则无明显特点；在一定的刺激强度范围内，动作电位的振幅随着刺激强度的增强而增大；因此，双相动作电位是神经冲动先后通过两个引导电极形成的，为正相波与负相波叠加后的结果坐骨神经干的动作电位及传导过程不表现“全或无”现象，当刺激电压从阈刺激增加至最大刺激的过程中，神经干动作电位振幅随刺激电压增加而增高。
用3mol /LKCl处理神经干后，动作电位的正相振幅无显著性差异，负相振幅显著减少；4%procaine处理神经干后，正相振幅无显著性差异，负相振幅有显著性差异[关键字] 坐骨神经干；动作电位；传导速度；KCl；procaine1 材料和方法1.1 实验动物 中华蟾蜍1.2 药品 任氏液，3mol/l KCl溶液，4%procaine溶液1.3 器材 RM6240微机生物信号采集处理系统，神经标本屏蔽盒1.4 坐骨神经干制备 蟾蜍毁脑毁脊髓，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，剪去骶骨几部分脊椎；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仪器装置连接及参数设置 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通道1、2进入RM6240系统，点击“实验”菜单，选择“生理科学实验”菜单中的“神经干动作电位”项目，系统进入该实验信号记录状态仪器参数：第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。
单刺激模式，刺激幅度1.0V，刺激波宽0.1ms，延迟1ms，同步触发2 观察项目2.1神经干标本兴奋性 将神经干中枢端置于刺激电极处，使神经干与刺激电极、接地电极、引导电极接触良好，盖上标本盒盖子启动刺激器，用波宽0.1ms、刺激电压1.0V的方波刺激神经干，观察屏幕上是否有动作电位产生，如没有且神经干与电极接触良好，可能是神经干标本损伤，需更换；如果标本兴奋性良好，继续实验项目2.2 中枢端引导动作电位 将神经干末梢端置于刺激电极处，用波宽0.1ms、刺激电压1.0V的方波刺激神经干，测定第1对引导电极引导的双相动作电位正相波的振幅（A1chp）和时程（D1chp）和负相波的振幅（A1chn）和时程（D1chn）2.3 末梢端引导动作电位 将神经干中枢端置于刺激电极处，用波宽0.1ms、刺激电压1.0V的方波刺激神经干，测定第1对引导电极引导的双相动作电位正相波和负相波的振幅和时程2.4 引导电极间距离对神经干动作电位振幅的影响和动作电位传导速度的测定 2.4.1 刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms，分别测量引导电极间距等于10mm、20mm和30mm时，末梢端引导的动作电位正相、负相振幅。
2.4.2 分别测量两个动作电位起始点的时间差Δt和标本盒中两对引导电极之间的距离s，由公式υ=S/Δt计算动作电位传导速度2.5 单相动作电位引导 用镊子将第一对引导电极之间贴近后一电极处神经夹伤，用刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms的方波刺激神经干，测量单相动作电位的振幅（Am）和动作电位持续时间（Dm），测量单相动作电位的上升时间和下降时间 2.6 刺激强度（U）变化对动作电位振幅（A）的影响 步长为0.05V，刺激强度由0V开始增大至动作电位不再增大为止测量动作电位振幅与对应的刺激电压记录阈刺激强度（Uth）和最大刺激强度（Umax）2.7 3mol/l KCl溶液处理后对神经干的影响 换一神经干，将一小块浸有3mol/L KCl 溶液的滤纸贴附在第2对引导电极的后一电极的神经干上，用刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms的方波刺激神经干，记录KCl溶液处理前及处理后2min时，第二对引导电极引导的动作电位振幅（Ap）和时程（Dp）2.8 4%procaine溶液处理后对神经干的影响 将一小块浸有3%procaine溶液的滤纸贴附在第1 对引导电极的后一电极的神经干上，用刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms的方波刺激神经干，记录4%procaine溶液处理前及处理后5min时，第一对引导电极引导的动作电位振幅（Ap）和时程（Dp）3 结果3.1 中枢端引导动作电位 第一通道正相波振幅3.88±2.08mV明显大于负相波振幅2.24±1.01mV，两者有显著差异（P<0.01），时程正相1.54±0.27 ms小于负相3.13±0.72 ms，两者有显著性差异（P<0.01）；第二通道正相波振幅3.25±1.22mv 明显大于负相波振幅1.33±0.61mV，两者有显著差异（P<0.01），时程正相2.51±0.40ms小于负相3.30±0.45 ms，两者有显著性差异（P<0.01）（见表1）。
3.2 末梢端引导的动作电位 正相波振幅7.27±2.84mV明显大于负相波振幅3.25±1.91mV，两者有显著差异（P<0.01），正相时程1.91±1.11 ms小于负相时程3.40±1.25ms，两者有显著性差异（P<0.01）（见表2） 3.3 引导电极间距离对神经干动作电位振幅的影响和动作电位传导速度的测定 在第一对引导电极间距为10mm时，正相振幅6.74±2.30mV明显大于负相振幅3.08±1.53 mV（P<0.01）；为20mm时，正相振幅10.33±3.11 mV明显大于负相振幅6.14±2.79 mV(P<0.01)；为30mm时，正相振幅10.39±3.26 mV明显大于负相振幅5.48±2.95 mV（P<0.01）且20mm、30mm时的正相振幅与10mm时的正相振幅也有显著差异（P<0.01）（见表3），传导速度为20.56±4.47m/s（见表4）3.4 单相动作电位引导 单相动作电位的振幅6.29±3.48mV小于末梢端引导的动作电位正相振幅7.27±2.84mV，两者无显著性差异（P>0.01），单相动作电位时程2.77±0.55 ms大于末梢端引导的动作电位正相时程1.91±1.11ms，两者有显著性差异（P<0.01）（见表3）。
3.5 刺激强度（U）变化对动作电位振幅（A）的影响 阈刺激为0.35±0.11V,最大刺激为1.26±0.33V（见图1及表4）3.6 3mol/l KCl溶液处理后对神经干的影响 用3mol/L KCl溶液处理坐骨神经干之前动作电位正相振幅3.49±1.54mV，负相振幅为1.41±0.84mV，处理2min之后正相振幅为3.84±2.15mV，负相振幅为0.53±0.38mV，正相振幅没有显著变化（P>0.01），而负相振幅明显减小（P<0.01）；3mol /LKCl溶液处理坐骨神经干之前正相动作电位时程2.25±0.54ms，负相时程为3.58±0.47ms，处理2min后动作电位时程分别为2.84±0.61 ms和4.13±0.53ms，都有显著性差异（P<0.05）（见表5）3.7 4%procaine溶液处理后对神经干的影响 4%procaine溶液处理坐骨神经干之前动作电位正相振幅6.17±1.17mV，负相振幅为2.43±0.61mV，处理之后5min正相振幅为6.63±1.22 mV，负相振幅为1.69±0.74mV，正相振幅无显著性差异（P>0.05），负相振幅有显著性差异（P<0.01）。
4%procaine溶液处理坐骨神经干之前正相动作电位时程1.49±0.27 ms，负相时程为3.04±0.43ms，处理5min后动作电位时程分别为1.77±0.03 ms和3.80±0.8ms，均有显著性差异显著（P<0.05）（见表6）4 讨论 4.1在中枢端和末梢端引导的动作电位中，刺激神经干的两端都可以产生动作电位，说明兴奋在神经干上的传导是双相的；而中枢端的神经纤维明显要比末梢端多很多，但是无论是从中枢引导还是末梢引导的动作电位，其正相动作电位的振幅都要比负相动作电位的大，表明神经干包含的神经纤维的多少不是影响动作电位。