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1实验 二神经干动作电位的观察教学笔记(44`)授课时间： 12. 8~12 . 19记录人：王月飞2003 . 11 .202教材：《医学机能实验学》齐齐哈尔医学院参考教材：《生理学》五版《局部解剖学》五版《系统解剖学》五版《生理学实验指导》齐医2003.11.204神经干动作电位的观察基本理论1、静息电位（resting potential，RP）是指细胞未受刺激时存在与细胞膜内外两侧的电位差其产生是由于细胞内外钾离子的不均衡分布和安静状态下细胞膜主要对 K+有通透性而形成的K+的平衡电位测量细胞静息电位的方法是在示波器的两端连两个电极，一个放在膜外，另一个连接微电极刺入细胞膜内，就会在示波器上显示电位差，只要细胞未受到刺激而且保持正常的新陈代谢，静息电位就稳定在某一恒定水平当这些可兴奋细胞或组织受到适当的刺激后都能产生兴奋，在不同的细胞会有不同的表现，如各种肌细胞表现机械收缩，腺细胞分泌腺体，但其内在的共同表现均为产生电位变化，即产生动作电位2、动作电位的定义（action potential,AP）AP 是指膜受刺激后在原有的静息电位的基础上发生的一次膜两侧电位的快速的倒转和复原，即先出现膜的快速去极化而后又出现复极化。

3、AP 的产生当外加刺激作用于神经纤维，引起局部去极化达到某一临界值，膜对钠离子的通透性突然增大，在细胞外高钠和膜内原有负电位的共同作用下，钠离子大量内流，直至内移的钠离子在膜内形成的正电荷足以阻止钠离子的净移入为止，即达到钠离子的平衡电位，主要的变化是膜内电位在短时间内（0.5～2ms）由－70～－90mv 变到+20～+40mv，幅度为 90～130mv，这就构成了 AP 变化曲线的上升支之后，钠离子通道迅速关闭，膜又恢复了对钾离子的通透性，钾离子大量外流，膜又恢复到受刺激前的内负外正的静息状态简单地说：AP 上升支是钠离子大量快速内流形成钠离子平衡电位AP 下降支主要是由于钾离子快速外流的结果AP 的产生是细胞兴奋的标志电位(mv)0－55时间（ms）5这个触发动作电位的膜电位值称为阈电位那么也就是说，刺激引起膜去极化，只是使膜电位达到阈电位水平，而动作电位的产生则是膜电位达到阈电位后其本身进一步去极化的结果，与施加给细胞刺激的强度没有关系，所以会有“全或无”现象4、产生条件⑴刺激强度必须达到某一值（阈强度 threshold intensity）⑵膜去极化必须达到某一临界值－阈电位（threshold membrane potential）5、AP 的特点⑴“全或无”现象：即 AP 一旦产生就达到最大值，其变化幅度不会因刺激的加强而增大。

⑵不衰减性传导：主要指 AP 的幅度不会因为传布距离的增加而减小⑶脉冲式传导：在传导过程中，不出现 AP 的融合，主要是由于不应期的存在AP 之间总有一定间隔而形成脉冲样图形绝对不应期（absolute refractory period，ARP）可兴奋组织在接受一次刺激后的极短时间（即相当于此刺激引起的峰电位的时间内）任何强度的刺激都不能引起组织产生兴奋，因而也不可能发生两次峰电位的叠加这一时期称为绝对不应期相对不应期（relative refractory period，RRP ）处于一些失活的钠离子通道已经开始恢复，这时只有阈上刺激才能引起新的兴奋6、AP 的传导当膜的某一段受刺激产生 AP 时，与其相邻的神经节段仍处于静息状态，由于膜两侧的溶液是导电的，这样在已兴奋部位和未兴奋部位之间存在着电位差，出现了电荷的移动，称为局部电流（local current） ，它的运动方向是：在膜外的正电荷由未兴奋部位移向已兴奋部位，而膜内的正电荷由已兴奋部位移向未兴奋部位这样流动的结果是造成未兴奋部位膜内电位升高，而膜外电位降低，亦即引起该处膜去极化当局部电流的出现使邻近的未兴奋的膜去极化到阈电位时，也会使该段出现自己的 AP。

AP 起始点电流方向 电流方向…++++++++ - - - - ++++++++… 膜外…- - - - - - - - ++++ - - - - - - - -… 膜内电流方向 电流方向…++++ - - - - ++++ - - - - ++++… 膜外…- - - - ++++ - - - - ++++ - - - -… 膜内6无髓神经纤维传导的模式图7这种动作电位在同一细胞上的传播称为传导(conduction)如果发生在神经纤维上，传导的动作电位又称为神经冲动（nerve impulse） 如果动作电位是在两个细胞之间进行传播则称为传递（transmission） 心室肌细胞之间就是电传递，保证心室肌细胞处于同步收缩单根神经纤维是由神经元长的轴突组成的，其受到刺激后产生的动作电位遵循以上提到的动作电位的三个特点而在神经干上记录到的动作电位，是组成该神经干的各种单根神经纤维动作电位的总和，称复合动作电位，其形状不同于单根神经纤维在一定的范围内，复合动作电位的幅度大小随刺激强度而变化这是由于各神经纤维的兴奋性不同，我们把引起兴奋性最高的神经纤维产生动作电位的最小刺激称为阈刺激。

较强的刺激可引起较多的神经纤维产生动作电位，当全部神经纤维都兴奋时，其动作电位的幅度就不再增加，把这个刺激称为最大刺激根据引导方法的不同（双极引导或单极引导） ，所引导的动作电位可以是双相或单相的所引导出来的双相波又往往是不对称的（解释） 固定两个电极之间的距离，测定神经干上动作电位从一引导电极到另一引导电极所需的时间，量出两对电极之间的距离，即可计算出兴奋在神经干上的传导速度传导速度与有无髓鞘、神经的粗细，温度等因素有关动作电位在有髓神经纤维上在郎飞节处进行跳跃式传导，那么它的传导速度会比无髓神经纤维的传导速度快这就是说，所谓的 AP 的传导，实际是已兴奋部位通过局部电流“刺激”了未兴奋部位产生 AP 的过程，这一过程在膜表面连续进行下去，就表现为兴奋在整个细胞的传导兴奋在有髓神经纤维上的传导是特殊的因为有髓神经纤维的轴突外面包有一层相当厚的髓鞘，构成髓鞘的主要成分“脂质”是不导电的，因此，只有在髓鞘暂时中断的朗飞结处，轴突膜才能和细胞外液接触，使跨膜离子移动得以进行这样在有髓神经纤维受到外来刺激时，AP 只能在朗飞结处产生，而局部电流也只能发生在相邻的朗飞结之间，这就使 AP 的传导表现为跨过每一段髓鞘，而在相邻的朗飞结处相继出现，这称为兴奋的跳跃式传导。

因而传导速度更快 AP 起始点电流方向 电流方向…+ + － + +…电流方向 电流方向…+ － + － +…有髓神经纤维传导的模式图无论是有髓神经纤维还是无髓神经纤维的 AP 的传导都是通过局部电流的方式进行的局部电流可使原兴奋段两侧的膜去极化，因此，AP 的传导是双向的体内神经纤维之所以有传出和传入之分，只是由于受刺激部位不同的缘故897、AP 的记录方法⑴细胞膜内记录法：一对引导电极中的一个放在膜内，一个放在膜外，记录膜两侧的电位差如 RP（静息电位， resting potential） ，及单根神经纤维动作电位⑵细胞膜外记录法：将两个引导电极均放在膜外，利用已兴奋部位和未兴奋部位之间的电位差来记录8、神经干 AP 与神经纤维 AP 的区别神经纤维 神经干引导方式 微电极细胞内外跨膜引导 粗电极神经干表面引导神经纤维数量 单个神经纤维 AP 多个神经纤维 AP记录的机制 膜内外电位差 兴奋与未兴奋两点之间的电位差全或无现象 严格遵循“全或无” 复合 AP 在一定范围内随刺激增大而增9、蛙类常用手术器械⑴探 针：用于破坏蛙的脑和脊髓⑵剪 刀：粗剪刀（家用剪）用于剪开骨、皮肤等坚粗组织组织剪用于剪开肌肉等软组织眼科剪用于剪开神经血管的微细组织⑶镊 子：圆头镊用于夹持或提起肌肉之类组织有齿镊用于夹持皮肤眼科镊用于夹持神经、血管周围的细小结缔组织⑷玻璃分针：用于分离神经和血管等组织。

玻璃分针尖端细而脆，使用时不适于用力过大，用后应妥善放置，以免折断尖端影响使用⑸蛙 板：其上放置玻璃板作为制备神经标本的“操作台” 常用用蛙钉或大头钉将蛙腿固定在蛙板上10、任氏液（ringer）：是蛙离体组织的营养液，它的各种成分、浓度、PH 值及渗透压都与蛙的正常体内环境相似，可作为一种模拟的内环境来维持离体的神经组织的兴奋性 （含有钠离子、钾离子、钙离子及少量的糖）10[目的]1、观察蟾蜍坐骨神经干的动作电位，2、比较单根神经纤维与神经干动作电位的区别，3、了解神经干动作电位的特点[原理]本实验采用细胞膜外记录法，即：将两个电极均放在膜外，利用动作电位产生时在兴奋部位与未兴奋部位之间的电位差来记录动作电位 （另外一种生物电记录方法是：将一对引导电极中的一个放在细胞膜内，另一个放在细胞膜外，记录膜内外的电位差，如教材中的静息电位的记录方法）神经干是由许多神经纤维组成的，电刺激神经干时，每个神经纤维也能产生动作电位，并且可以在神经干上记录到在神经干上记录的动作电位是组成该神经干的各个神经纤维的动作电位的总和，称为复合动作电位其波形不同于单根神经纤维的动作电位在一定范围内，神经干动作电位的幅度随刺激的强度的增大而增大。

根据引导方法的不同（双极引导或单极引导） ，所引导出的动作电位可以是双相或单相的固定两个引导电极间的距离，测定神经干上动作电位从一个引导电极到另一个引导电极所需的时间，即可计算兴奋在神经干上的传递速度［动物］ 蟾 蜍［药品］ 任氏液［器材］蛙类手术器械一套（探针 1 个、玻璃分针 2 个、剪刀 3 把、镊子 2 个、蛙板 1 个）MPS－2000 生物信号分析系统11滤纸、棉球、手术线、烧杯13[方法与步骤]1、制备坐骨神经干标本⑴破坏脑、脊髓取蟾蜍一只，用水冲洗干净，左手握蟾蜍，小指和无名指夹住后肢，拇指按压蟾蜍背部，中指放在胸腹部用食指下压头端使头前俯，右手持金属探针由枕骨沿正中线向脊柱端触划，当触到凹陷处即是枕骨大孔处，可将探针由此垂直刺入皮肤，入枕骨大孔后，将针折向前方插入颅腔并左右搅动捣毁脑组织，而后退针至刺入点皮下，针尖向后刺入脊髓管捣毁脊髓，当出现四肢松软，呼吸消失即表示脑、脊髓完全毁坏，否则应按照上述方法重复操作⑵剪除躯干上部及内脏在骶髂关节水平以上 1cm 处用粗剪刀剪断脊柱，左手执镊子夹紧脊柱断端（骶骨端）并稍向上提起，使蟾蜍的头与内脏全部自然下垂，右手持大剪刀，沿两侧将蟾蜍的头、前肢和内脏全部剪除并弃至污物桶内，仅保留后肢腰背部脊柱及由它发出的坐骨神经丛（呈灰白色） 。

⑶剥皮左手持大镊子夹住脊柱断端，不要夹住或触及神经，右手捏住皮肤边缘，向下剥掉全部后肢的皮肤，将标本放在盛有任氏液的培养皿中⑷清洗手、手术器械和蛙板等⑸分离双腿用镊子从背位夹住脊柱将标本提起，用大剪刀剪去向上突起的骶骨（勿损伤坐骨神经） ，然后，沿正中线将脊柱分为两半并从耻骨联合中央剪开大腿，使两腿完全分离，将两腿浸于盛有任氏液的烧杯中⑹游离坐骨神经取一后肢，腹面向上，在脚趾部位用大头针或蛙钉将标本固定在蛙板上，沿脊柱侧用玻璃分针分离坐骨神经，然后用玻璃分针轻轻勾起与坐骨神经相连的脊椎骨，再斜向标本背侧向上固定于蛙板上，用镊子提起梨状肌并剪断，再沿坐骨神经沟（股二头肌与半膜之间的裂隙处）分离出大腿部的坐骨神经并用玻璃分针轻轻勾起坐骨神经干，如遇小分支用组织剪刀剪断小分支，游离至腘窝处在腘窝处可见坐骨神经分出两个小分支，其中一根位置较浅的是腓神经，把另。