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1、豚鼠微音器电位和听神经动作电位的引导一、实验目的 1学习微音器电位和听神经动作电位的记录方法； 2观察微音器电位与声强的关系； 3比较微音器电位和听神经动作电位的异同二、实验原理 微音器电位是耳窝受到声音刺激时所产生的交流性质的感受器电位,其变化波形、频率、 振幅与作用于耳蜗的声波一致。可以通过安放在耳蜗及附近的电极引导获得。将这些电位变 化放大后输入扬声器，可产生与刺激声波相同的声音。这种现象称为微音器效应。给予短声 刺激， 在微音器电位之后可引导出听神经动作电位，它是耳蜗对声音刺激后产生的一系列 反应中最后出现的电变化，是耳蜗对声音刺激进行换能和编码的结果。当声音相位改变时， 其相位不变
2、。三、实验器材 豚鼠； B-L420 生物机能实验系统，耳塞，银丝引导电极（外套塑料管），剪刀，手术刀，钟表 镊子，眼科镊，止血钳，25%氨基甲酸乙酯。四、实验步骤 125%氨基甲酸乙脂 1g/kg 体重，腹腔注射麻醉；2. 沿耳廓后缘切开皮肤1.5-2cm ；用手术刀刮出颞骨乳突表面肌肉和其它组织，显 露出乳突和部分颅骨，用钟表镊子在乳突部约平外耳道水平钻一小孔，用止血钳将该孔扩大 至直径约 3-4mm；3. 借助灯光通过小孔可看到鼓室内耳蜗底转上前方的圆窗，将银球电极球端2-3mm出 折一弯约 45 度角。然后将球端送入鼓室，贴在圆窗膜上；将引导线红色接引导电极，黄色 和黑色夹切口皮肤。另
3、一端接BL-420 CH1通道。选实验项目感官实验：耳蜗生物电活动。 开始实验。4. 用刺激器接耳塞对豚鼠外耳道给予短声刺激观察显示屏上微音器电位和听神经动作 电位。5 .改变刺激强度和极性观察微音器电位和听神经动作电位相位有无变化。 （T:0.1S,F:1KHz, G:1000-2000, 2.5ms/div强度 3V,波宽 0.2ms,连续单刺激，50Hz 抗干扰）； 6.对外耳道发高调音、低调音、强音、弱音观察显示屏上微音器电位和听神经动作电 位。五、实验数据1. 用刺激器接耳塞对豚鼠外耳道给予短声刺激最大值= 最小值： 干均值= 山至山圣（直=O. O3mV -O.44mV -O. 1
4、 lmVO.4TmV-1 - O3mV/m s：O. 92mVZms图 1. 耳蜗微音器电位及听神经动作电位（短音刺激）如图，可见微音器电位幅度较小，听神经动作电位有4 个峰。2. 改变刺激极性和强度最大值= 最小值： 干均值= 山華山呈f直:O.OSmVO. 43mV -O.O8mVO.4TmVTF:1 . OSmV/m s戻1-O - 92m VZm s图 2. 耳蜗微音器电位及听神经动作电位（改变刺激极性）如图，改变刺激极性后，耳蜗微音器电位极像改变，听神经动作电位不变。图 3. 耳蜗微音器电位及听神经动作电位（增大强度。注：为了方便比较，我们将前后 两个图片拼接在一起观察）如图，增大强
5、度后，微音器电位幅度略有增大，听神经动作电位N1幅度增大，N2和图 4. 耳蜗微音器电位及听神经动作电位（减小强度。注：为了方便比较，我们将前后 两个图片拼接在一起观察）如图，减小强度后，微音器电位幅度稍有增加但变化不大，听神经动作电位 N1 和 N4 幅度减小， N2 和 N3 幅度变化不明显。3. 高调音图5.耳蜗微音器电位及听神经动作电位 如图，高调音刺激，由于刺激时间较长， 频率高，幅度大。皿丫最小值：-0.48的 负微分：-2.94m刃m4.低调音（咼调音）微音器电位好听神经动作电位无法分开，整体:0. 22mV正微：9: O.dlmV/rriE:-0. 22mY 负喩分:-0.73
6、mY/mS:-0.05mV:0.44m7图 6. 耳蜗微音器电位及听神经动作电位（低调音） 如图，低调音刺激，高调音刺激，由于刺激时间较长，微音器电位好听神经动作电位无 法分开，整体频率稍低，幅度较小。5. 强音Z 最大值：0-61mV 正微分：2.30mV/m,J I|最小值：T.舸mY负微分：-9也曲mm40.畑平均値：-0. 02mVlllilllil： 1. 10mY图7.耳蜗微音器电位及听神经动作电位（强音） 如图，强音刺激，高调音刺激，由于刺激时间较长，微音器电位好听神经动作电位无法 分开，整体频率高，幅度大。6. 弱音最丸值:0.22mV 最小值:-0.22mV正徵分：0-负徵分
7、:-0- 73mV/mi：.：工 平均值：-0. 05mV醴ill皐值:0.44mV图 8. 耳蜗微音器电位及听神经动作电位（弱音）如图，弱音刺激，高调音刺激，由于刺激时间较长，微音器电位好听神经动作电位无法 分开，整体频率较低，幅度较小。六、结果 （1）短音刺激，可区分微音器电位和听神经动作电位： 微音器电位在波形起始端，其频率和振幅与声波一致，声音相位改变时，微音器电位位相倒 转。听神经动作电位有多个，声强增大时，其幅度增大、波数目增多，声音相位改变时，位相不 变。（2）长音刺激，无法区分微音器电位和听神经动作电位，整体来看： 高调音：高频低调音：低频强音：高频、幅度大 弱音：低频、幅度小
8、七、讨论1. 微音器电位与声波的关系： 微音器电位是多个毛细胞接受声音刺激时产生的感受器电位的复合表现，毛细胞电位变 化极性与纤毛受力方向有关，声音振动引起毛细胞膜电位交替性变化，产生交流电性质 的感受器电位，因此微音器电位的波动能同声波振动的幅度和频率一致。因此，声音频 率高时，得到的微音器电位频率高；声音强度大时，得到的微音器电位幅度大。2. 听神经动作电位与声波的关系： 圆窗引导的动作电位为听神经复合动作电位，它是所有听神经产生的动作电位的总和。（1）振幅：取决于声音的强度、兴奋的纤维数目以及不同神经纤维放电的同步化程度。（2）极性：听神经复合动作电位的极性与刺激声的极性无关（3）波峰个
9、数：随刺激声的强度增大而增多。原因如下：行波在基底膜上传导的过程 中刺激不同的神经末梢，而这些神经末梢的兴奋性不同；在支配内、外毛细胞的神经纤 维上，其无髓鞘部分的长度不同（支配外毛细胞的较长），因此两者兴奋的传导在时间 上有差异；耳蜗核和上橄榄核的兴奋也可通过容积导体传导到听神经复合动作电位的记 录部分。从声波角度分析：（1） 音强：音强增大，振幅增大，波峰增加（2） 频率：听神经单纤维动作电位是一种“全或无”式的反应，不同听神经纤维对 不同频率的声音敏感性不同。因此频率可影响兴奋的纤维数目，进而间接影响 振幅和波峰个数。声波频率和强度对动作电位的影响是综合性的，不同频率的声波随其强度增大而
10、导致 动作电位增加的程度不同：对于敏感范围的频率，本身就可以刺激产生较大的动作电 位，；对于较高或较低的频率，需要较大的强度才能引发动作电位；频率超出一定范围 的声波，任何强度都无法引发动作电位。3. 不同声音的分析：（1） 音调：依靠部位原则和频率原则编码频率信息。部位原则即不同频率的声音可 兴奋基底膜上不同部位的毛细胞，并能引起相应听神经纤维的放电，因为听觉 系统通过部位对声音频率进行编码。频率原则即不同频率的声音引起听神经兴 奋后发放的冲动频率不同。强度不变时，不同频率引起的电位幅度不同，接近敏感频率的声波引其的动作 电位大。高调音：高频声波产生的行波在基底膜上传播较近，引起靠近卵圆窗的
11、基底膜 共振，进而引发动作电位。引发的动作电位频率高，幅度大小由该高频声波频 率与敏感频率的距离决定。低调音：低频声波产生的行波在基底膜上传播较远，引起远离卵圆窗的基底膜 共振，进而引发动作电位。引发的动作电位频率低，幅度大小由该低频声波频 率与敏感频率的距离决定。（2） 强度：随声音强度增大，单根神经纤维上放电频率增加，同时在空间上活动的 纤维数目增多，因而中枢能感受到的声音强度增加。 强音：引起动作电位频率大、幅度大。 弱音：引起动作电位频率小、幅度小。4. 微音器电位和听神经动作电位： 持续刺激时，听神经复合动作电位和微音器电位重叠而难以分离（如图 5、6、7、8）； 短音刺激时，两者可
12、以分开，记录到波形的起始部为微音器电位，而经过一定的潜伏期 后，便出现数个听神经动作电位。差异：（1） 微音器电位与声波的频率和幅度一致，可以利用它完整再现传入的声波；听神 经动作电位的振幅与波形不能反应声音的特性，只能依据神经冲动的节律、冲 动的时间间隔以及发放神经冲动的纤维在基底膜的起源部位来传递不同形式的 声音信息。（2） 微音器电位没有真正的阈值，而听神经动作电位不同频率的声波对应不同纤维， 超出一定频率则没有纤维与之对应。（3）微音器电位潜伏期极短可视为不存在，听神经动作电位的发生由毛细胞电位变 化引起相应的神经纤维发生，有一定的潜伏期。（4）微音器电位为交流电，当声音位相发生变化时
13、，微音器电位位相倒转，而听神 经动作电位位相不变。（5）微音器电位没有适应现象与疲劳。（6）在寒冷、麻醉、甚至动物死亡后半小时，微音器电位也不消失，在神经性耳聋 或听神经退化后，微音器电位仍存在。而听神经动作电位依赖于神经结构。（7）微音器电位反应的是机械能转化为电能，听神经动作电位则是动作电位引发动 作电位。相同点：（1） 都反应了声音的一定信息，在传导声音的通路上缺一不可（2） 虽然机理不同，但声强增大时，幅度都增大八、思考题1微音器电位有何特点？与听神经动作电位有何关系？ 特点：无真正的阈值，无潜伏期和不应期，不易疲劳，不发生适应现象，与声波的频 率和幅度完全一致。与神经动作电位的关系： 耳蜗微音器电位是多个毛细胞感受器电位的复合表现；毛细胞的电位变化再引起与之 相联系的听神经纤维发生动作电位，听神经的复合动作电位是所有听神经纤维产生的动作电 位的总和。所以微音器电位是对声波的再现，而听神经动作电位是耳蜗对声音刺激进行换能 和编码的结果。2怎样区分微音器电位与听神经动作电位？ 声音相位改变时，微音器电位位相倒转，但听神经动作电位位相不变。九、参考资料生理学，第 2 版，姚泰主编，人民卫生出版社，2005
