刺激强度刺激频率对娃坐骨神经干动作电位的影响.docx
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刺激强度刺激频率对娃坐骨神经干动作电位的影响
摘要
针对目前生理教学中，对于神经干的动作电位的曲线不稳定，刺激参数难确定，尤其是刺激强度和刺激频率的设置。
本论文就这一问题，用牛蛙为实验材料来展开研究。
论文主要采用采用单一控制变量法及数据统计处理法，通过用不同刺激频率、刺激强度来刺激牛蛙的神经干，用二道记录仪把对神经干的动作电位曲线记录下来，进行分析比较的手段，得出了蛙坐骨神经干动作电位的影响。
备牛蛙坐 在一定范围内随着刺激强度、频率的改变,坐骨神经干双相动作电位的幅度、主峰的延时和波形均发生相应的变化的结果和用电刺激强度为2V、频率为100Hz、波宽≤1ms、极性为正极的隔离电信号刺激时,所得到的坐骨神经干双相动作电位的波形较稳定和标准的重要结论。
关键词:
动作电位;坐骨神经干;电生理;刺激强度;刺激频率
ABSTRACT
Objective Tostudytheeffectsofstimulusparameters,suchastheintensity,frequencyanddurationoftheelectricalstimulus,ontheactionpotentialofthesciaticnerveintoads.Methods Isolatedtoadsciaticnervecordwaspreparedandtheeffectsofstimulusparametersonactionpotentialwereinvestigated.Results Theamplitude,highestpeak′sdelay,shapeofbiphasicactionpotentialwerefoundtovarywiththeintensity,frequency,andthewidthofthestimulus.Conclusion Stableandstandardbiphasicactionpotentialcanbeelicitedinthetoadsciaticnervewhenthestimulusparametersaresetat2V,100Hzand≤1ms,withthepolarityoftheelectricalstimulatingsignalbeingofpositivephase.
Keywords：
actionpotential;sciaticnerve;electrophysiology;stimulusparameter
目录
摘要I
ABSTRACTII
引言3
1 材料和方法5
1.1仪器、试剂和实验动物5
1.1.1试剂和实验动物5
1.1.2仪器及装置连接5
1.2 实验方法5
1.2.1 蟾蜍坐骨神经标本的制备5
1.2.2 实验过程6
1.2.3记录方法6
2 结果与分析7
2.1统计学处理7
2.2刺激强度对神经干动作电位的影响7
2.2.1实验曲线图7
2.2.2实验数据统计8
2.3刺激频率对神经干动作电位的影响9
2.3.1刺激频率曲线图9
2.3.2刺激频率数据统计9
3 讨 论11
4结论12
参考文献:
13
致谢14
引言
动作电位是短暂、快速的膜电位的变化（100mV），在此期间，细胞膜内外的极性发生反转，即细胞膜由静息状态时的膜内为负、膜外为正转变为膜内为正而膜外为负的状态。
一个单个动作电位仅包括全部兴奋细胞膜的一小部分。
与分级动作电位不同的是，动作电位从动作电位的起点沿整个细胞膜传导，传导的强度不随距离的变化而衰减。
神经干的动作电位则是多个动作电位的复合。
电刺激神经干是电生理学实验中使用最多的刺激方式,选择合适的刺激强度、频率和波宽（刺激持续时间）对保证电生理学实验的质量尤为重要。
神经干动作电位是一个经典且具有代表性的电生理学实验,但学生常常不容易引导出典型的动作电位。
本研究观察了刺激参数如强度、频率等对坐骨神经干动作电位结果的影响。
1 材料和方法
1.1仪器、试剂和实验动物
1.1.1试剂和实验动物
试剂为按照SOP标准配制的任氏液。
实验动物为体重500g左右的牛蛙。
1.1.2仪器及装置连接
LMS-2B型二道生理记录仪（成都仪器厂，1987年9月）；生理药理实验多用仪（开封华南仪器有限公司）；Doctor2000微机化生理药理试验教学系统；自制的屏蔽装置，有7根可移动电极（图1）,分别是2根刺激电极、1根接地电极、两对可做双通道的引导（共用地线）的引导电极。
记录采用二道生理记录仪。
A和B为刺激电极，C为接地电极，D和E、F和G为两对引导电极
图1自制的屏蔽装置及连接示意图
1.2 实验方法
1.2.1 蟾蜍坐骨神经标本的制备
按照周华[1]和高兴亚[2]介绍的方法制备牛蛙坐骨神经标本。
需要注意的是神经干应尽可能分离得长（上起脊椎处的主干,下沿腓总神经与胫神经一直分离至踝关节附近）,腓总神经和胫神经均应保留。
在制备标本过程中应尽量减少神经损伤,确保神经标本的兴奋性。
1.2.2 实验过程
设定实验条件记录正常波形调整刺激电极A、B间距离为0.5cm,接地电极C尽量靠近记录电极,两对引导电极D和E、F和G的间距均为1.0cm。
调节刺激强度,测出神经干的阈刺激为0.23V,最适刺激为2.0V。
以此为基础进行实验。
记录正常波形时,将双通道分别接两对引导电极进行记录。
1.2.3记录方法
记录距离对波形的影响放弃以往单通道记录的方法,改进为双通道记录分析记录距离对波形的影响。
具体方法为:
两个通道的负极都接于D点,一通道正极（记录电极1）接于E点,二通道正极（记录电极2）接于F点,移动F点改变记录距离,记录动作电位波形。
分神经干粗端（记录电极1）到细端（记录电极2）记录和神经干细端（记录电极1）到粗端（记录电极2）记录两种方式。
利用上述电生理仪器在自制的屏蔽装置内观察改变刺激强度、频率对神经干动作电位的影响,从中找出最佳的参数。
2 结果与分析
2.1统计学处理
采用-x±s表示,数据分析采用Prism4.0统计软件。
多组间比较采用单因素方差分析,组间两两比较采用t检验。
P<0.05表示差异有显著性。
2.2刺激强度对神经干动作电位的影响
2.2.1实验曲线图
不同刺激强度对牛蛙坐骨神经干的动作电位的影响曲线图（图2）：
图1A刺激强度0.16V图1B刺激强度0.55V
图1C刺激强度1.09V图1D刺激强度1.64V
图1E刺激强度2.03V图1F刺激强度2.50V
图1G刺激强度3.02V图1H刺激强度3.98V
图2
2.2.2实验数据统计
刺激强度对神经干动作电位的曲线具体影响数据统计表（表1）：
实验牛蛙
体重
Kg
刺激幅度（幅值单位为mv，时程单位为ms）
0.08mv
0.16mv
0.55mv
1.09mv
1.64mv
2.03mv
2.50mv
3.02mv
3.98mv
幅值
时程
幅
值
时程
幅值
时程
幅值
时程
幅值
时程
幅值
时程
幅值
时程
幅值
时程
幅值
时程
1
0.356
0
0
1.0
1.5
1.2
1.5
1.5
1.5
1.8
1.5
3.5
1.5
3.6
1.5
3.6
1.5
3.6
1.5
2
0.323
0
0
1.2
1.5
1.3
1.5
1.6
1.5
2.0
1.4
3.6
1.6
3.6
1.6
3.5
1.6
3.6
1.6
3
0.342
0
0
0.9.
1.6
1.3
1.6
1.4
1.5
1.8
1.6
3.6
1.6
3.6
1.5
3.6
1.6
3.6
1.6
4
0.298
0
0
0.8
1.5
1.4
1.5
1.5
1.6
1.8
1.5
3.6
1.6
3.5
1.6
3.6
1.5
3.4
1.5
5
0.336
0
0
1.1
1.5
1.1
1.5
1.5
1.5
1.9
1.5
3.5
1.5
3.5
1.4
3.6
1.5
3.5
1.5
6
0.286
0
0
1.0
1.5
1.2
1.5
1.5
1.6
2.0
1.5
3.6
1.5
3.5
1.6
3.5
1.5
3.5
1.6
7
0.294
0
0
0.9
1.5
1.3
1.5
1.6
1.5
2.0
1.5
3.6
1.5
3.7
1.5
3.7
1.5
3.5
1.5
8
0.362
0
0
1.0
1.6
1.2
1.6
1.4
1.5
1.9
1.6
3.5
1.4
3.4
1.5
3.8
1.6
3.6
1.6
9
0.345
0
0
0.8
1.5
1.4
1.5
1.4
1.5
1.8
1.5
3.4
1.6
3.6
1.6
3.4
1.6
3.6
1.5
10
0.319
0
0
1.1
1.5
1.1
1.5
1.5
1.5
2.0
1.5
3.6
1.6
3.5
1.5
3.6
1.4
3.5
1.5
均值
0.3575
0
0
1.0
1.51
1.25
1.52
1.49
1.52
1.9
1.51
3.55
1.54
3.55
1.53
3.59
1.53
3.54
1.54
表1
通过以上数据可以得出，蛙神经干在0.16—2.03V的刺激强度下，随着刺激强度的增加，动作电位的幅度越来越大。
2.3刺激频率对神经干动作电位的影响
2.3.1刺激频率曲线图
不同刺激频率对牛蛙坐骨神经干动作电位的影响曲线图（图3）：
图2刺激频率0.5与1Hz的对比图2刺激频率1与2Hz的对比
图2刺激频率1与2Hz的对比图2刺激频率1、2与3Hz的对比
图2刺激频率0.5与1Hz图2刺激频率1与2Hz
图2刺激频率3与4Hz
图3
2.3.2刺激频率数据统计
刺激频率对神经干动作电位曲线的具体影响数据统计表（表2）：
实验动物
体重
kg
刺激频率（时程单位为ms，动作电位个数个／min）
0.5Hz
1Hz
2Hz
3Hz
4Hz
时程
个数
时程
个数
时程
个数
时程
个数
时程
个数
1
0.396
1296
24
540
51
288
104
144
160
72
无
2
0.323
1292
22
538
50
288
106
140
163
70
无
3
0.342
1300
20
542
52
290
102
144
159
76
无
4
0.298
1298
19
541
51
286
108
142
162
72
无
5
0.336
1296
21
540
49
292
105
146
164
74
无
6
0.286
1302
22
544
53
286
103
143
161
71
无
7
0.294
1290
23
542
52
290
106
140
162
76
无
8
0.362
1294
24
538
51
288
104
141
160
72
无
9
0.345
1290
25
540
53
286
102
145
163
72
无
10
0.319
1296
24
542
51
288
104
142
159
71
无
均值
0.3575
1296
24
540
51
288
104
143
159.5
71.5
无
表2
在强度为2.03V、波宽为0.5ms、极性为正极性情况下,当刺激频率≥3hz,产生的动作电位的波形停留时间较短而且不稳定;当刺激频率≤3Hz时,产生的动作电位的波形稳定。
3 讨 论
在刺激强度对神经干动作电位的影响中,当刺激强度<0.16V时,因为刺激强度没有达到神经纤维的阈电位（此刺激即为“阈下刺激”）,所以不能产生神经干动作电位[3-4]。
当刺激强度介于0.16V与2.03V之间时,随着刺激强度的增大,越来越多的粗神经纤维被兴奋,而粗神经纤维产生的动作电位幅度大、传导速度快、延时小,从而使复合动作电位的幅度增大、主峰的延时变小[5]。
当刺激强度≥2.03V时,所有的神经纤维均已兴奋,复合动作电位的幅度不再增大，此刺激即为“最大刺激”。
在刺激频率对神经干动作电位的影响中,当刺激频率≥3Hz,由于示波器的原因而产生的动作电位的波形停留时间较短而且不稳定,不利于观察和分析;刺激频率介于0.5—2Hz时,产生的动作电位的数量与刺激频率相一致,并且波形稳定,有利于观察和分析;当刺激频率>3Hz时,由于神经纤维存在不应期。
另外,由于高强度的、持续长时间的、快速的反复刺激神经纤维将对神经纤维电化学损伤过大[5-6],使神经纤维的兴奋性降低,甚至造成神经纤维的干枯。
通过以上观察,我们认为,采用刺激参数约为刺激强度2V、频率为0.5Hz—2Hz、波宽≤1ms、极性为正极的隔离电信号刺激时,所得到的坐骨神经干双相动作电位的波形较稳定和标准。
4结论
通过本实验，我们可以得出以下结论：
对于蛙坐骨神经干的电刺激，刺激强度不宜太大，2.03V左右为宜；刺激频率在0.5—2Hz为宜，不宜过大。
蛙的神经干在刺激强度0.16V—2.03V之间，随着刺激强度的增大，越来越多的神经纤维被兴奋，神经干产生的动作电位幅度越来越大。
当刺激强度超过2.03V时，所有的神经纤维均已兴奋，神经干的动作电位幅度不再增大。
刺激频率在0.5Hz—2Hz时，动作电位的曲线较稳定，利于观察，并随着频率的增大，神经干的动作电位波形的波宽变大。
另外，由于本实验的条件有限，刺激强度和刺激频率灵敏度调节不够，不能严格的按照一定的幅度进行调节，也不能以较小的幅度进行调节，这是本实验的不足之处。
还有就是，高强度、长时间、反复刺激神经纤维将对神经纤维电化学损伤过大，神经干的动作电位可能偏小，形成一定的误差。
参考文献:
[1] 周 华,郑 煜,张承武.神经干动作电位引导、兴奋传导速度及不应期的测定[M]//杨芳炬.机能学实验.成都:
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[2] 高兴亚.神经干动作电位引导、兴奋传导速度及不应期的测定[M]//高兴亚,汪 晖,戚晓红,等.机能实验学.第2版.北京:
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[3] 车力龙,张成标.细胞的基本功能[M]//张建福.人体生理学.第2版.上海:
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[4] 乔健天.细胞的基本功能[M]//张镜如.生理学.第4版.北京:
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35-43.
[6]蒋信伟1,周 洁1,孙 红2*,张建福2刺激参数对蟾蜍坐骨神经干动作电位的影响[M]//徐州医学院学,:
2006-07-05
致谢
大学四年即将结束，通过四年的学习是我的思想以及知识都有很大的提高，感谢榆林学院生命科学学院的各位领导以及代课教师，给与我们很大的帮助。
本研究是在我的导师张永华老师和李刚老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。
他们严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。
从课题的选择到项目的最终完成，李老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持，在此谨向张老师和李老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
同时，我还要感谢和我一起做实验的张艳东、余家兴和张文婷，没有他们的帮助和合作，我的实验是无法完成的。
还要感谢帮助我修改论文的榆林学院各位老师和同学，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服困难和疑惑，直至本文的顺利完成。
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!
衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授！
致谢人张鹏
2010年5月25日
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