厦门大学医学院 基础医学实验教学中心 机能学模块,蟾蜍坐骨神经干复合动作电位特性 Properties of Compound Action Potentials on Toad Sciatic Nerve Trunk,Introduction,1786年Galvani所做的双金属电极刺激蛙神经引起下肢收缩的实验 Galvani（1737～1798）意大利解剖医学家及物理学家,检流计，1848年德国人发明,1850年，用检流计测得蟾蜍坐骨神经干动作电位的传导速度为20～30m/s,,,,,,,electrode,,1933年美国科学家 Gasser和 Erlanger用示波器对外周神经活动进行研究性总结，并发表了著名的论文《Electric signals of Nervous Activity》（1939年）,用示波器做蛙坐骨神骨干动作电位实验,阴极射线示波器，1922年美国人发明,细胞外记录（ Extracellular Recording）实验阶段,剑桥大学Hodgkin和Huxley应用金属微电极 对乌贼巨神经纤维电活动进行系统研究， Hodgkin和 Katz提出离子假说 1949年，凌宁和Gerard 发明玻璃微电极。
电压钳和膜片钳将电生理研究推向分子水平,用玻璃微电极做细胞电生理实验,尖端直径0.5m的玻璃微电极,细胞内记录（ intracellular Recording）实验阶段,,目的（objective）： 测定蟾蜍坐骨神经干复合动作电位（compound action potential，CAP），研究蟾蜍坐骨神经干的 特性、双相动作电位形成机制及神经损伤、药物对神 经兴奋传导的影响,1.材料和方法 (Materials and methods ),1.1实验动物（laboratory animal) 蟾蜍（中华蟾蜍指名亚种，Zhuoshan Toad）,雄性蟾蜍皮肤光滑，前肢趾上有黑色婚垫，会鸣叫雌性蟾蜍皮肤粗 糙，无婚垫，不会鸣叫,1.材料和方法 (Materials and methods ),1.2药品(drug) 任氏液、2%普鲁卡因、3Mol 氯化钾,任氏液由无机盐和蒸馏水配置而成，每升溶液含NaCl 6.5g、KCl 0.14g、CaCl2 0.12g,、NaHCO3 0.20g、NaH2PO4 0.01g任氏液的理化特性与蛙的组织液近似可用于蛙的组织、器官润湿和营养。
普鲁卡因：局部麻醉药，用于浸润麻醉、传导麻醉等普鲁卡因与Na+通道内侧受体结合，使通道蛋白质构象变化，促使Na+通道失活状态闸门关闭,1. 3器材( Experimental apparatus) RM6240生物信号处理系统(RM6240 biolgical signal collecting system )（成都仪器厂）、神经标本盒（ nerve chamber )RM6240C微机生物信号处理系统,RM6240微机生物信号处理系统可以同时采集、放大、显示、记录、分析四路生物信号及一路刺激输出，12导联心电图输入记录，可用于人体和动物实验仪器参数全程控设置，有多种数据分析功能和数据转换输出功能神经干标本盒S+ S- E R1 - R1+ R2- R2+,S+、S-刺激电极，E接地电极，r1- 、r1+和r2- 、r2+引导电极，,1.4制备坐骨神经干（ preparation of sciatic nerve trunk ）,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 (Apparatus junction and parameter) 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1KHz、灵敏度5mV，采样频率：100KHz，扫描速度：0.2ms/div单刺激方式，刺激幅度1.0V，刺激波宽0.1ms，延迟2ms，同步触发,RM6240C微机生物信号处理系统,神经干标本盒,S+ S- E R1 - R1+ R2- R2+,采样频率,通道模式,扫描速度,灵敏度,滤波频率,时间常数,1.6 记录动作电位( Record action potential) 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,神经干标本,2.1 测定中枢端引导的双相动作电位 （biphasic action potential, BAP) 用1.0V电压，波宽0.1ms的单个方波刺激神经干末梢端， 测定中枢端BAP正、负向振幅(amplitude，A)和 时程(duration，D）,2. 观察（observations),,,,,,Ac1,Dc1,,,,,Ac2,Dc2,2.2 测定末梢端引导的双相动作电位 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、负相振幅和时程,,,Dp1,,,Dp2,Ap1,Ap2,Ap1,Ap2,2.3 兴奋传导速度的测定 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,,,,S R1- R2-,Δt,,2.4 引导电极间距离与动作电位振幅和时程的关系 用1.0V电压，波宽0.1ms的单个方波刺激神经干中枢端，测定第1对 引导电极间距为10、20、30mm时的BAP正相振幅和时程,,,,,,A110,D110,,,,,A210,D210,要求：分别测量第1对引导电极记录的动作电位正相、负相的幅度和时程,,,,,,,,,Am,Dm,条件：刺激电压1V, 刺激波宽0.1ms,,2.5 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振幅和时程,,,Dm,Am,Am,Dm,2.6 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0.05V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,图 刺激强度与动作电位振幅的关系,,Maximal stimulus,Threshold stimulus,,,,要求：测定阈强度和最大刺激强度，刺激强度与动作电位振幅的关系曲线,,,神经干引导所获得复合动作电位（ compound action potential (CAP）与单神经纤维引导的动作电位的性质有所不同。
2.7 测定KCl处理前后MAP振幅 刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms，记录3mol/LKCl 处理前，处 理后5′时MAP的振幅,KCl 处理前后动作电位,,Aap,,KCl滤纸,2.8 测定 procaine 处理前后BAP振幅 刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms，记录4％procaine处理前， 处理后5′时BAP的振幅procaine 处理前后动作电位,,procainel滤纸,蟾蜍坐骨神经干电生理实验,摘要（abstract） 目的:研究蟾蜍坐骨神经干的生理特性及神经损伤、药物对神经兴奋传导的影响方法 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 结果:刺激电压1.2V，刺激波宽0.1ms时，中枢端引导的动作电位正相和负相振幅分别为Ac1±s mV和Ac2±s mV， Ac1 大于Ac2 ，两者有（或无）显著性差异（p0.05)；动作电位正相时程 Dc1±s ms显著短于负相时程Dc2±s ms，两者有（或无）显著性差异（p0.05)，末梢端引导的动作电位正相振幅Ap1±s mV大于负相振幅Ap2±s mV， 两者有（或无）显著性差异（p0.05)；动作电位,,正相时程 Dp1±s ms显著短于负相时程Dp2±s ms，两者有（或无）显著性差异（p0.05)；刺激电压1.2V，刺激波宽0.1ms，引导电极等于10mm、20mm和30mm时，末梢端引导的动作电位正相振幅分别A110为7.85 ± 2.11 mV、 A120为10.08 ± 2.26 mV、 A130为10.60 ± 2.52 mV， 、A120 、 A130大于A110 ，有高度显著性差异（ p0.05)…….结论 在一定范围内神经干动作电位振幅与刺激强度呈正相关，神经损伤、3mol KCl、procaine 阻断神经的兴奋传导，兴奋可在神经纤维上双向传导， 引导电极间距小于动作电位波长时，正相波和负相波叠加形成双相动作电位,1. Materials and methods (材料和方法),1.1实验动物（laboratory animal) 蟾蜍（中华蟾蜍指名亚种，Zhuoshan Toad） 1.2药品(drug) 任氏液、2%普鲁卡因、3Mol 氯化钾。
1.3器材 (Experimental apparatus ) RM6240生物信号处理系统(RM6240 biolgical signal collecting system )（成都仪器厂）、神经标本盒（ nerve chamber ) 1.4制备坐骨神经干（ preparation of sciatic nerve trunk ）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 (Apparatus junction and parameter) 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1KHz、灵敏度5mV，采样频率：40KHz，扫描速度：0.5ms/div单刺激激方式，刺激幅度1.2V，刺激波宽0.1ms，延迟5ms，同步触发 1.6 记录动作电位( Record action potential)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. 观察项目（observations),2.1 测定中枢端引导的双相动作电位（biphasic action potential, BAP) 用1.2V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BAP正、负向振幅(amplitude，A)和时程(duration，D） 2.2 测定末梢端引导的双相动作电位 用1.2V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、负相振幅和时程。
2.3 兴奋传导速度的测定 用1.2V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 引导电极间距离与动作电位振幅和时程的关系 用1.2V电压，波宽0.1ms的单个方波激刺激神经干中枢端，测定第1对引导电极间距为10、20、30mm时的BAP正相振幅和时程2.5 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1.2V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振幅和时程 2.6 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。