生理学-实验指导:神经干动作电位

神经纤维的兴奋表现为动作电位的产生和传导，神经干动作电位是神经兴奋的客观标志。处于兴奋部位的膜外电位负于末兴奋部位，呈现外负内正的反极化状态。因此，兴奋部位与未兴奋部位产生电位差。当神经冲动通过后，兴奋处的膜外电位又恢复到静息时水平。神经干兴奋过程所发生的这种膜电位变化称神经干复合动作电位。用电生理学方法可引导出此电位差及其变化，并加以显示。
如果将两引导电极置于正常完整的神经干表面，当神经干一端兴奋后，兴奋波先后通过两个引导电极处，可记录到两个方向相反的电位偏转波形，称为双相动作电位。如果两个引导电极之间的神经组织有损伤，兴奋波只通过第一个引导电极，不能传导到第二个引导电极，则记录到一个方向的电位偏转波形，称为单相动作电位。
神经干动作电位是由不同兴奋阈值、传导速度和幅值的动作电位总和而成，所以在一定范围内它的幅度可随刺激强度的变化而变化。
动作电位在神经纤维上的传导具有一定的速度。不同类型的神经纤维，其传导速度各不相同，取决于神经纤维的直径、内阻、有无髓鞘、温度等因素。蛙类坐骨神经干中以A_α类纤维为主，传导速度为35m/s ~40m/s。测定神经冲动在神经干上传导的距离（d)与通过这些距离所需的时间（t)，即可根据v= d/t，求出神经冲动的传导速度。

1.制备坐骨神经-腓神经标本（sciatic nerve- peroneal nerve specimen)
(1)破坏脑、脊髓  取蛙一只，用自来水冲洗干净。左手握蛙，用食指下压头部前端，拇指按压背部，使头前俯。右手持探针由前端沿正中线向尾端触划，触到凹陷处即枕骨大孔所在部位(图 1-1)将探针由此垂直刺入枕骨大孔，再将针折向前方插入颅腔并左右捣毁脑组织，然后将针退出至刺入点皮下，针尖倒向后方，通过椎管捣毁脊髓。待四肢肌肉松弛，呼吸消失，表示脑和脊髓完全破坏，否则按上法重新捣毁。

图 1-1 破坏蛙脑、脊髓的方法

(2) 去除躯干上部和内脏  在骶髂关节水平上0.5cm~1cm处剪断脊柱，左手握住脊柱下方断端，使头与内脏自然下垂，右手持粗剪刀，沿脊柱两侧剪除一切内脏及头胸部，留下后肢、骶骨、脊柱以及紧贴于脊柱两侧的坐骨神经（图 1-2)。

图 1-2  剪除躯干上部和内脏

(3) 剥皮  左手握紧脊柱断端，右手捏住断端边缘皮肤，用力向下剥掉全部后肢的皮肤（图 1-3)。把标本放在盛有任氏液的烧杯中。洗净双手及用过的全部手术器械。再进行下面步骤。

 图 1-3 剥掉后背及后肢皮肤

(4) 分离两腿   用镊子夹住脊柱将标本提起，背面朝上，剪去向上突起的尾骨。然后沿正中线用粗剪刀将脊柱和耻骨联合中央剪开分为两半（勿损伤神经)。将标本浸入盛有任氏液的培养皿内。

(5) 制作坐骨神经-腓神经标本  取一腿放置蛙板中央，腹侧向上用蛙钉固定。用玻璃分针沿脊柱侧游离坐骨神经，并于近脊柱端穿线结扎。再将标本背面朝上放置，剪去梨状肌及其附近的结缔组织。循坐骨神经沟找出坐骨神经大腿段，用玻璃分针小心剥离，然后从脊柱端将坐骨神经剪断，手持结扎线轻轻提起，剪断坐骨神经所有分支，游离神经至腘窝处。坐骨神经在腘窝上方分为胫神经和腓神经两支。在分叉下剪断内侧的胫神经。沿腓肠肌沟分离腓神经直至足部，用线结扎并剪断。也可剪断腓神经而分离胫神经，制备坐骨神经-胫神经标本。将制备好的神经标本浸泡在任氏液中数分钟，待其兴奋性稳定后开始实验。

2. 标本安装和仪器连接

按图 2-1所示用导线连接实验仪器。在刺激输出端口上连接一对刺激电极，刺激电极的正极连接S₁，负极连接S₂，地线接地。两对引导电极的正极分别连接在R₁和R₃上，负极分别连接在R₂和R₄上，引导电极的另一端分别连接在微机的1、2通道。将标本盒内所有电极用浸有任氏液的棉球擦拭，从任氏液中取出坐骨神经-腓神经标本，置于标本盒内各电极上，粗的一端放在刺激电极上，细的一端放在记录电极上。打开计算机，启动BL-420E生物机能实验系统。

图 2-1 神经干动作电位及其传导速度测定装置示意图

3. 实验观察

(1) 观察不同刺激强度对神经干动作电位的影响   由菜单选取“实验项目-肌肉神经实验-神经干动作电位的引导”。启动刺激器，刺激强度从零开始逐渐增加，当刺激强度增加到刚能引起微小动作电位时，此刺激强度称为阈强度（threshold intensity)，记录其数值。继续增加刺激强度，观察神经干动作电位是否也相应增加大。当刺激强度引起的动作电位的幅值达最大时，该刺激强度称为最大刺激强度，记录其数值。

(2) 观察双向动作电位   ① 动作电位幅值不再增大时，记录潜伏期（latency period)，从刺激伪迹到动作电位起始点的时间)、双相动作电位上下相的幅度和整个动作电位持续的时间。 ② 将神经干标本放置方向倒换后，观察动作电位的变化。 ③ 把引导电极R₁和R₂调换位置后，观察动作电位的变化。

(3) 动作电位传导速度的测定  点击“实验项目-肌肉神经实验-神经干传导速度的测定”，输入R₁与R₃的距离（d)。选取1、2通道，调节各参数，使1、2通道的波形处于最佳。计算机会计算出两个动作电位的潜伏期差值（t₂-t₁)。根据v=d/t₂-t₁，即可计算出神经干动作电位的传导速度。

(4) 观察单向动作电位  在记录电极R₁、R₂之间，用小镊子夹伤神经干或用药物（如普鲁卡因)阻断，可见动作电位的第二相消失，变为单相动作电位。记录单相动作电位的潜伏期、持续时间和幅值。