蟾蜍坐骨神经干电生理实验mine.docx
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蟾蜍坐骨神经干电生理实验mine
神经干动作电位及其传导速度的测定
摘要目的测定蟾蜍坐骨神经干复合动作电位（compoundactionpotential，CAP），研究蟾蜍坐骨神经干的电生理特性、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。
方法应用微机生物信号采集处理系统通过电生理的方法来测定蛙类坐骨神经干的单相、双相动作电位的振幅、时程和其中Ａα类纤维冲动的传导速度，并通过夹伤神经和加药物的方法来观察对坐骨神经干的影响。
结果刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms时，中枢端引导的动作电位正相波和负相波振幅分别为4.38±1.81mV和2.70±1.16mV，正相波振幅A1chp大于负相波振幅A1chn，两者有高度显著性差异（P<0.01）；动作电位正相时程1.05±0.11mV显著短于负相时程2.26±0.31mV，两者有高度显著性差异（P<0.01），末梢端引导的动作电位正相波振幅2.72±0.63mV大于负相波振幅1.31±0.60mV，两者有显著性差异（P<0.01）；动作电位正相波时程1.50±0.26ms显著短于负相波时程2.44±0.52ms，两者有显著性差异（P<0.01）。
刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms，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振幅分别A10p为8.94±3.12mV、A20p为11.20±3.80mV、A30p为11.49±3.84mV，A30p、A20p大于A10p，有高度显著性差异（P<0.01）。
负相波振幅分别A10n为5.26±1.56mV、A20n为6.13±1.31mV、A30n为3.63±1.00mV，A20n于A10n比无显著性差异（P>0.05）,A30n于A10n比有显著性差异（P<0.05）。
用镊子夹伤第1对引导电极间的神经干，刺激电压1.0V时，测得单相动作电位振幅11.36±4.66mV大于双相动作电位正相波振幅9.25±3.34mV，两者有高度显著性差异（P<0.01）；单相动作时程2.1±0.45显著长于双相动作电位正相1.00±0.13ms，两者有高度显著性差异（P<0.01）。
刺激波宽0.1ms时，刺激强度从0.1V开始，步长0.01V手动增加刺激强度，根据测量的动作电位振幅与刺激电压对应的数据，在刺激电压低于阈刺激Uth时，测不到动作电位；刺激电压从阈刺激Uth增加至最大刺激Umax，动作电位振幅呈曲线增长，刺激电压高于Umax动作电位振幅不再增长。
阈刺激Uth为0.29±0.05V；最大刺激Umax为0.74±0.21V，刺激电压1.0V时，动作电位的传导速度为31.22±9.98（m/s）。
刺激电压1.0V，3mol/LKCl处理前正相波振幅AKp为3.91±2.10mV,处理后2min正相波振幅AKp为4.57±2.28mV，两者相比没有显著性差异（P>0.05）；3mol/LKCl处理前负相波振幅AKn为2.13±1.02mV，处理后2min负相波振幅AKn为0.28±0.48mV，两者相比有显著性差异；3mol/LKCl处理前正相波时程DKp为1.61±0.18ms,处理后2minDKp为1.96±0.28ms，两者相比没有显著性差异（P>0.05）3mol/LKCl处理前负相波时程DKn2.30±0.48，处理2min后负相波时程为0.61±1.05，两者相比有显著性差异（P<0.05）。
刺激电压1.0V，4％procaine处理前正相波振幅App为9.04±1.19mV，处理后5minApp为11.11±2.20mV，两者相比有显著性差异（P<0.05）；4％procaine处理前负相波振幅Apn为4.69±0.91mV，处理后5min负相波振幅Apn为0.59±0.57mV，两者相比有高度显著性差异；4％procaine处理前正相波时程Dpp为1.00±0.14ms,处理后5minDpp为1.45±0.42ms，两者相比有显著性差异；4％procaine处理前负相波时程Dpn为2.26±0.37ms,处理后5minDpn为0.94±0.89ms，两者相比有高度显著性差异。
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/LKCl、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。
关键词 双相动作电位，单相动作电位，KCl，procaine
1.材料和方法（Materialsandmethods）
1.1实验动物（laboratoryanimal）蟾蜍（中华蟾蜍指名亚种，ZhuoshanToad）
1.2药品（drug）任氏液、4%普鲁卡因、3mol/L氯化钾
1.3器材（Experimentalapparatus）RM6240微机生物信号处理系统（RM6240biolgicalsignalcollectingsystem）（成都仪器厂）、神经干标本盒（nervechamber）。
1.4坐骨神经干制备（preparationofsciaticnervetrunk）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（Apparatusjunctionandparameter）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3KHz、灵敏度5mV，采样频率100KHz，扫描速度0.2ms/div。
单刺激激方式，刺激幅度1.0V，刺激波宽0.1ms，延迟1ms，同步触发。
1.6记录动作电位（Recordactionpotential）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（biphasicactionpotential,BAP）用1.0V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1.0V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。
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＝SR1-－R2-/Δt计算出AP的传导速度。
见图1
图1兴奋传导速度的测定示意图
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（monophasicactionpotential，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。
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0.01V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。
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2min时MAP的振幅。
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％procain处理前，处理后5min时BAP的振幅。
3.结果（results）
3.1刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms时，中枢端引导的动作电位正相波和负相波振幅分别为4.38±1.81mV和2.70±1.16mV，A1chp大于A1chn，两者有高度显著性差异（P<0.01）；动作电位正相时程1.05±0.11mV显著短于负相时程2.26±0.31mV，两者有高度显著性差异（P<0.01），末梢端引导的动作电位正相振幅2.72±0.63mV大于负相振幅1.31±0.60mV，两者有显著性差异（P<0.01）；动作电位正相时程1.50±0.26ms显著短于负相时程2.44±0.52ms，两者有显著性差异（P<0.01），见表1和图2、图3。
表1 蟾蜍坐骨神经干中枢引导的复合动作电位
hhsample
A1chp（mV）
A1chn（mV）
D1chp（ms）
D1chn（ms）
A2chp（mV）
A2chn（mV）
D2chp（ms）
D2chp（ms）
1
2.28
1.124
0.93
2.09
3.02
0.598
1.63
2.13
2
4.93
2.53
0.96
2
2.38
1.282
1.38
2.05
3
4.09
2.17
1.22
2.57
1.661
0.892
1.62
2.28
4
4.26
3.31
1.13
2.7
3.32
0.672
1.96
2.08
5
3.14
2.44
1.19
2.03
2.58
1.539
1.61
2.29
6
4.02
2.2
1.02
2.62
2.13
1.221
1.41
2.77
7
3.91
2.69
0.94
2.01
3.46
2.2
1.17
2.31
8
8.41
5.14
1.04
2.05
3.18
2.09
1.21
3.61
`x±s
4.38±1.81
2.70±1.16﹡
1.05±0.11
2.26±0.31﹡
2.72±0.63﹟
1.31±0.60﹡﹟
1.50±0.26
2.44±0.52﹡
注：
A1chp、A1chn分别代表中枢端引导的动作电位正相和负相振幅，D1chp、D1chn分别代表分别代表中枢端引导的动作电位正相和负相时程，A2chp、A2chn分别代表末梢端引导的动作电位正相和负相振幅，D2chp、D2chp分别代表末梢端引导的动作电位正相和负相的时程；﹡P<0.01VS正向波；﹟P<0.01VS中枢端引导电位
图2中枢端引导的动作电位
图3末梢引导的动作电位
3.2刺激电压1.0V，刺激波宽0.1ms，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振幅分别A10p为8.94±3.12mV、A20p为11.20±3.80mV、A30p为11.49±3.84mV，A30p、A20p大于A10p，有高度显著性差异（P<0.01）。
负相振幅分别A10n为5.26±1.56mV、A20n为6.13±1.31mV、A30n为3.63±1.00mV，A20n于A10n比无显著性差异（P>0.05）,A30n于A10n比有显著性差异（P<0.05），见表2和图4、图5、图6。
表2 引导电极间距离对坐骨神经干动作电位振幅的影响（mv）
sample
A10p
A10n
A20p
A20n
A30p
A30n
1
11.43
5.59
12.73
6.42
12.87
3.00
2
13.13
7.19
14.62
5.68
14.88
3.21
3
4.15
3.40
4.68
3.57
4.97
2.21
4
11.15
7.28
14.81
7.79
15.36
4.40
5
8.27
4.68
10.55
6.88
10.88
3.44
7
6.78
3.54
9.78
6.46
9.95
5.29
8
7.67
5.14
6.11
3.85
`x±s
8.94±3.12
5.26±1.56
11.20±3.80﹡
6.13±1.31
11.49±3.84﹡
3.63±1.00﹟
注：
第8组引导电极在20mm和30mm处动作电位因不符合理论而删除；﹡P<0.01VS引导电极间距等于10mm时动作电位正相振幅，﹟P<0.05VS引导电极间距等于10mm时动作电位负相振幅
图4引导电极间距等于10mm时末梢端引导的动作电位
图5引导电极间距等于20mm时末梢端引导的动作电位
图6引导电极间距等于30mm时末梢端引导的动作电位
3.3用镊子夹伤第1对引导电极间的神经干，刺激电压1.0V时，测得单相动作电位振幅11.36±4.66mV大于双相动作电位正相振幅9.25±3.34mV，两者有高度显著性差异（P<0.01）；单相动作时程2.1±0.45显著长于双相动作电位正相1.00±0.13ms，两者有高度显著性差异（P<0.01），见表3和图7、图8。
表3 蟾蜍坐骨神经干双相和单相复合动作电位
sample
Abp（mv）
Abn（mV）
Dbp（ms）
Dbn（ms）
Am（mV）
Dm（ms）
1
12.12
6.35
0.81
2.36
12.95
1.89
2
13.08
6.75
0.93
2.59
16.37
1.9
3
3.74
3.07
1.07
2.05
3.82
2.34
4
12.07
7.94
1.01
2.61
16.87
2.82
5
8.32
4.81
1.19
2.6
8.39
1.75
6
7.5
4.71
0.92
2.21
8.96
1.55
8
7.9
4.95
1.08
2.12
12.14
2.45
`x±s
9.25±3.34
5.51±1.61
1.00±0.13
2.36±0.24
11.36±4.66﹡
2.1±0.45﹡
注：
第7组数据因不符合理论而删除；﹡P<0.01VS双相动作电位正相波
图7双相动作电位
图8单相动作电位
3.4刺激波宽0.1ms时，刺激强度从0.1V开始，步长0.01V手动增加刺激强度，根据测量的动作电位振幅与刺激电压对应的数据，在刺激电压低于Uthreshold时，测不到动作电位；刺激电压从Uthreshold增加至Umaximal，动作电位振幅呈曲线增长，刺激电压高于Umaximal动作电位振幅不再增长，见表4和图9
表4动作电位振幅与刺激电压的关系
U
A
U
A
U
A
0.1
0
0.31
1.49
0.52
3.3
0.11
0
0.32
1.61
0.53
3.36
0.12
0
0.33
1.78
0.54
3.37
0.13
0
0.34
1.83
0.55
3.38
0.14
0
0.35
1.98
0.56
3.41
0.15
0
0.36
2.04
0.57
3.43
0.16
0
0.37
2.16
0.58
3.51
0.17
0
0.38
2.26
0.59
3.54
0.18
0
0.39
2.37
0.6
3.54
0.19
0
0.4
2.44
0.61
3.59
0.2
0
0.41
2.56
0.62
3.57
0.21
0.04
0.42
2.65
0.63
3.64
0.22
0.13
0.43
2.76
0.64
3.6
0.23
0.27
0.44
2.85
0.65
3.66
0.24
0.4
0.45
2.89
0.66
3.69
0.25
0.53
0.46
2.98
0.67
3.74
0.26
0.72
0.47
3.02
0.68
3.77
0.27
0.88
0.48
3.15
0.69
3.73
0.28
1.05
0.49
3.18
0.7
3.75
0.29
1.27
0.5
3.21
0.71
3.76
0.3
1.39
0.51
3.24
0.72
3.77
根据表4可以画出动作电位振幅与刺激电压之间的趋势图，见图9
3.5根据表4和图9可以得出，可以测得阈刺激Uth为0.29±0.05V；最大刺激Umax为0.74±0.21V，根据图1和图10，刺激电压1.0V时，得知动作电位的传导速度为31.22±9.98（m/s）。
见表5
表5 蟾蜍坐骨神经干阈刺激、最大刺激和传导速度
sample
Uth（V）
Umax（V）
V（m/s）
1
0.3
1.2
51.28
2
0.25
0.51
34.48
3
0.34
0.56
16.95
4
0.2
0.85
32.79
5
0.29
0.7
22.73
6
0.34
0.66
28.99
7
0.21
0.68
31.75
8
0.3
0.76
30.77
`x±s
0.29±0.05
0.74±0.21
31.22±9.98
图10双通道双相动作电位
3.6刺激电压1.0V，3mol/LKCl处理前正相波振幅AKp为3.91±2.10mV,处理后2min正相波振幅AKp为4.57±2.28mV，两者相比没有显著性差异（P>0.05）；3mol/LKCl处理前负相波振幅AKn为2.13±1.02mV，处理后2min负相波振幅AKn为0.28±0.48mV，两者相比有显著性差异；3mol/LKCl处理前正相波时程DKp为1.61±0.18ms,处理后2minDKp为1.96±0.28ms，两者相比没有显著性差异（P>0.05）3mol/LKCl处理前负相波时程DKn2.30±0.48，处理2min后负相波时程为0.61±1.05，两者相比有显著性差异（P<0.05）。
见表6和图10、图11。
表6 3molKCl对坐骨神经干动作电位振幅和时程的影响
sample
AKp（mv）
AKn（mV）
DKp（ms）
DKn（mS）
control
2min
control
2min
control
2min
control
2min
1
6.3
7.02
3.2
0.83
1.54
1.65
2.73
1.82
2
2.37
2.52
1.172
0
1.48
2.04
1.79
0
5
3.07
4.16
2.02
0.00
1.81
2.20
2.39
0.00
`x±s
3.91±2.10
4.57±2.28
2.13±1.02
0.28±0.48﹡
1.61±0.18
1.96±0.28
2.30±0.48
0.61±1.05﹡
注：
除第1、2、5组外，其他组数据不符合理论，删除；表6中control代表3mol/LKCl处理前，2min代表3mol/LKCl处理后2min；﹡P<0.05VS3mol/LKCl处理前。
图113mol/LKCl处理前动作电位
图123mol/LKCl处理后2min动作电位
3.7刺激电压1.0V，4％procaine处理前正相波振幅App为9.04±1.19mV，处理后5minApp为11.11±2.20mV，两者相比有显著性差异（P<0.05）；4％procaine处理前负相波振幅Apn为4.69±0.91mV，处理后5min负相波振幅Apn为0.59±0.57mV，两者相比有高度显著性差异；4％procaine处理前正相波时程Dpp为1.00±0.14ms,处理后5minDpp为1.45±0.42ms，两者相比有显著性差异；4％procaine处理前负相波时程Dpn为2.26±0.37ms,处理后5minDpn为0.94±0.89ms，两者相比有高度显著性差异。
见表7和图12、图13
表7 4%procaine对坐骨神经干动作电位振幅和时程的影响
sample
App（mV）
Apn（mV）
Dpp（ms）
Dpn（ms）
control
5min
control
5min
control
5min
control
5min
1
9.75
9.53
5.06
1.319
0.8
0.92
2.44
1.6
2
7.89
11.36
3.9
0
0.9
1.65
2.2
0
3
10.77
14.8
5.52
0.782
1.05
1.52
2.72
1.9
5
8.48
10.39
5.41
0
1.09
1.99
1.72
0
6
8.33
9.48
3.54
0.83
1.15
1.16
2.24
1.22
`x±s
9.04±1.19
11.11±2.20﹡﹡
4.69±0.91
0.59±0.57﹡
1.00±0.14
1.45±0.42﹡﹡
2.26±0.37
0.94±0.89﹡
注：
第4、7、8组数据不符理论，删除；表7中control代表4%procaine处理前，5min代表4%procaine处理后5min；﹡﹡P<0.05，﹡P<0.01VS4%procaine处理前
图134%procaine处理前动作电位
图144%procaine处理5min后动作电位
4.讨论
4.1一条神经干中包含着许多神经纤维，但由于局部电流主要在一条神经纤维上构成回路，加上各纤维之间存在结缔组织，因此，每条神经纤维传导冲动时基本上互不干扰，即神经纤维传导神经冲动的绝缘性。
[1]实验中，无论刺激神经干中枢端还是末梢端，最终引导所得的双向动作电位都有正相波振幅均大于等于负相波振幅、正相波时程均小于负相波时程的现象，由此可以看出刺激蟾蜍坐骨神经干引导出动作电位时，两引导电极处神经纤维的多与少不是形成双相动作电位正相波振幅大于负相波振幅和正相波时程小于负相波时程的主要原因。
在两引导电极间夹伤神经，神经纤维失去完整性，动作电位的传导被阻断，[1]在实验中可以看到双相动作电位负相波消失，形成的单相动作电位时程高度显著性长于双相动作电位正相时程，单相动作电位振幅也高度显著性大于双相动作电位正相振幅，即负相波的存在，使双相动作电位正相波的时程和振幅减小。
通过移动正引导电极，增加两引导电极的间距，在实验中可以看到双相动作电位的正相波的振幅和时程均增大。
由此可以推测，正相波与负相波在时间
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