神经的电生理特性及影响因素实验报告.docx
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神经的电生理特性及影响因素实验报告
实验1蟾蜍坐骨神经干复合动作电位特性
***，***
（浙江大学08级*************************）
【目的】探讨神经干双相动作电位的形成机制及影响因素。
1材料
蟾蜍；任氏液；BB-3G标本屏蔽盒，微机生物信号采集处理系统。
2方法
2．1系统连接和参数设置RM6240多道生理信号采集处理系统与标本盒连接，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。
单刺激激模式，刺激波宽0.1ms，延迟1ms，同步触发。
2．2制备蟾蜍坐骨神经干标本蟾蜍毁脑脊髓和下肢标本制备，下肢标本仰卧置于蛙板上，分离脊柱两侧的坐骨神经，紧靠脊柱根部结扎，近中枢端剪断神经干，将神经干从骶部剪口处穿出。
循股二头肌和半膜肌之间的坐骨神经沟，纵向分离坐骨神经直至腘窝胫腓神经分叉处，将腓浅神经、胫神经与腓肠肌和胫骨前肌分离。
置剪刀于神经与组织之间，剪切直至跟腱并剪断跟腱和神经。
剥离附着在神经干的组织，坐骨神经干标本浸入任氏液中。
2．3实验观察
2．3．1中枢端引导动作电位神经干末梢端置于刺激电极处，用刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激神经干，测定第1和第2对引导电极引导的双相动作电位正相波和负相波的振幅和时程。
2．3．2改变引导电极距离用刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激神经干中枢端，记录引导电极距离10mm、20mm、30mm时的动作电位。
分别测定上述三个引导电极距离的动作电位正相波和负相波的振幅和时程。
2．3．3末梢端引导动作电位和测定动作电位传导速度引导电极距离10mm，神经干中枢端置于刺激电极处，用刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激神经干，测定第1对引导电极引导的双相动作电位正相波和负相波的振幅和时程。
分别测量两个动作电位起始点的时间差和标本盒中两对引导电极之间的距离S（应测r1-r2的间距），计算动作电位传导速度。
2．3．4单相动作电位引导用镊子在第1对引导电极之间贴近后一电极处神经夹伤，用刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激神经干，测量单相动作电位的振幅和动作电位持续时间。
测量单相动作电位的上升时间和下降时间。
2．3．5按0.02V步长，刺激强度从0V开始逐步增加至动作电位不再增大止。
测量动作电位振幅与刺激电压对应数据。
2．3．6换一神经干，用刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激神经干，若第2对引导电极引出一双相动作电位，用一小块浸有3molKCl溶液的滤纸片贴附在第2对引导电极后一电极处处的神经干上。
记录KCl处理前及处理后3min第2对引导电极引导的动作电位振幅和时程。
2．3．7用刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激神经干，用一小块浸有40g/L普鲁卡因溶液的滤纸片贴附在第1对引导电极后一电极处的神经干上。
记录处理前及处理后5min第1对引导电极引导的动作电位振幅和时程。
2．3统计方法结果以xs表示，统计采用Studentttest方法。
3结果
3．1蟾蜍坐骨神经干的阈强度、最大刺激强度、传导速度
引导电极距离10mm，神经干中枢端置于刺激电极处，用波宽0.1ms的方波刺激神经干，测得蟾蜍坐骨神经干的阈强度（Uth）为0.28±0.09（V），最大刺激强度（Umax）为0.60±0.16（V），传达速度（V）为22.91±8.04（m/s）。
可以发现，除了第6组的V是个位数，显著小于其他组的结果，如将其删去，V=24.58±6.75，具体数据见表1。
表1蟾蜍坐骨神经干的阈强度、最大刺激强度、传导速度
Table1Thethresholdandmaximalstimulusintensityandconductionvelocityofsciaticnerve
sample
Uth（V）
Umax（V）
V（m/s）
1
0.21
0.52
12.99
2
0.48
0.57
23.24
3
0.26
0.80
23.26
4
0.31
0.60
26.70
5
0.34
0.76
32.26
6
0.21
0.81
9.62
7
0.3
0.48
34.48
8
0.19
0.37
23.26
9
0.22
0.48
20.41
x
0.28
0.60
22.91
S
0.09
0.16
8.04
x±s
0.28±0.09
0.60±0.16
22.91±8.04
3．2刺激强度与动作电位振幅
由于没有记录本组所有按0.02V步长，刺激强度从0V开始逐步增加至动作电位不再增大止的数据，所以利用实验老师提供的原有数据进行绘制。
结果为，刺激电压升高到0.3V时出现AP，电位振幅为0.17mV。
刺激电压升高到1.0V时出现电位振幅为不在明显增加，为6.84mV。
刺激强度与动作电位振幅的关系图见图1。
图1蟾蜍坐骨神经干动作电位振幅与刺激强度的关系
Figure1.Therelationshipbetweenstimulusintensityandactionpotentialamplitudeofsciaticnerve
3．3神经干中枢引导的双相动作电位正相、负相振幅及持续时间
引导电极距离10mm，神经干中枢端置于刺激电极处，用刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激神经干，第1对引导电极测得正相振幅A1chp=3.42±1.75（mV），显著大于负相振幅A1chn=2.12±0.99（mV）（P<0.001）；正相续时间D1chp=1.47±0.74（ms），显著小于正相续时间D1chn=2.77±0.61（ms）（P<0.001）。
第2对引导电极测得正相振幅A2chp=3.16±1.69（mV），并不显著大于负相振幅A2chn=1.84±1.28（mV）（P<0.001），然而，可以发现，所有的9组结果中，除了第4、6组的结果，其他组的A2chp都大于A2chn，当删除第4组数据时，P=0.014，达到显著，当删除第4、6组数据时，P=0.005，极显著，说明在排除异常数据时，A2chp是显著大于A2chn的；正相续时间D2chp=1.81±0.47（ms），显著小于正相续时间D2chn=2.95±1.10（ms）（P=0.009）。
同时A1chp与A2chp没有检测到显著性差异，A1chn与A2chn也没有检测到显著性差异。
本实验具体数据见表2。
表2蟾蜍坐骨神经干中枢引导的双相动作电位正相、负相振幅及持续时间
Table2Theamplitudeanddurationofcenter-conductedbiphasicactionpotentialofsciaticnerve
sample
A1chp（mV）
A1chn（mV）
D1chp（ms）
D1chn（ms）
A2chp（mV）
A2chn（mV）
D2chp（ms）
D2chn（ms）
1
5.76
3.26
1.16
2.62
6.60
2.13
1.74
3.18
2
1.72
1.42
1.04
2.00
1.99
0.892
1.63
2.36
3
4.13
2.92
1.23
2.23
3.55
2.05
1.89
2.71
4
1.358
0.89
3.40
3.99
2.14
4.39
1.478
5.32
5
5.62
3.18
1.15
3.06
3.49
1.99
1.56
2.72
6
2.76
1.61
1.18
3.00
1.97
2.98
1.35
1.21
7
3.24
2.06
1.18
2.76
2.34
1.221
1.51
3.1
8
1.36
0.76
1.44
2.17
1.40
0.28
2.3
2.52
9
4.79
2.96
1.46
3.13
4.97
0.611
2.82
3.43
x
3.42
2.12
1.47
2.77
3.16
1.84
1.81
2.95
S
1.75
0.99
0.74
0.61
1.69
1.28
0.47
1.10
x±s
3.42±1.75
2.12±0.99▲
1.47±0.74
2.77±0.61*
3.16±1.69□
1.84±1.28^#
1.81±0.47
2.95±1.10■
注：
▲P<0.001,vsA1chp;*P<0.001,vsD1chp,^P=0.052,vsA2chp;□P=0.138,vsA1chp,#P=0.040,vsA1chn,■P=0.009,vsD2chp.
3．4引导电极间距离对坐骨神经干动作电位振幅、时程的影响
用刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激神经干中枢端，记录引导电极距离10mm、20mm、30mm时的动作电位。
分别测定上述三个引导电极距离的动作电位正相波和负相波的振幅和时程。
结果发现，A10p显著大于A10n，A20p显著大于A20n，A30p显著大于A30n；A20p显著大于A10p，A30p也显著大于A10p；A20n显著大于A10n，A30却显著小于A20。
另外，D10p显著小于D10n，D20p显著小于D20n，D30p显著小于D30n；D20p显著大于D10p，D30p也显著大于D10p；D20n显著大于D10n，D30也显著大于D20。
具体数据见表3、表4。
表3不同的引导电极间距离下双相动作电位的振幅（mV）
Table3Theamplitudeofbiphasicactionpotentialatdifferentinterelectrodedistances
sample
A10p
A10n
A20p
A20n
A30p
A30n
1
9.60
4.36
12.38
8.35
12.02
10.50
2
7.38
5.47
9.31
5.39
9.83
3.31
3
10.45
7.13
12.60
8.16
12.85
4.74
4
4.65
2.64
6.05
3.53
6.00
1.72
5
9.67
4.86
13.78
8.33
13.95
6.06
6
9.72
5.28
11.31
5.40
11.63
4.96
7
7.50
3.37
9.65
4.49
9.89
3.81
8
7.38
3.40
8.38
3.15
8.52
1.00
9
10.97
5.86
14.63
8.60
14.85
6.47
x
8.59
4.71
10.90
6.16
11.06
4.73
S
2.01
1.42
2.77
2.22
2.79
2.83
x±s
8.59±2.01*
4.71±1.42#
10.90±2.77■
6.16±2.22▲
11.06±2.79^
4.73±2.83●○
注：
*p<0.001,vsA20p;#p<0.001,vsA10p,■P<0.001,vsA20n;▲P=0.012,vsA10n,^P<0.001,vsA10p,●P<0.001,vsA30p,○P=0.014,vsA20n.
表4不同的引导电极间距离下双相动作电位的时程（ms）
Table3Thedurationofbiphasicactionpotentialatdifferentinterelectrodedistances
sample
D10p
D10n
D20p
D20n
D30p
D30n
1
0.89
2.49
1.23
2.62
1.36
2.82
2
1.15
2.58
1.40
2.81
1.46
3.84
3
1.29
2.05
1.28
2.19
1.35
2.87
4
3.35
4.04
3.53
4.29
3.53
4.55
5
1.20
2.91
1.38
2.69
1.56
3.13
6
1.02
2.57
1.17
3.02
1.45
3.23
7
1.21
2.43
1.30
3.61
1.58
3.52
8
1.31
2.28
1.73
3.51
1.98
3.30
9
1.28
2.41
1.38
3.34
1.49
3.48
`x
1.41
2.64
1.60
3.12
1.75
3.42
S
0.74
0.57
0.74
0.63
0.69
0.53
`x±s
1.41±0.74*
2.64±0.57^
1.60±0.74#●
3.12±0.63■
1.75±0.69○
3.42±0.53▲
注：
*p<0.001,vsD10n;#p<0.001,vsD30p,■P=0.024,vsD30p;▲P<0.001,vsD30p;^P=0.011,vsD20n;●P=0.001,vsD10p;○P=0.001,vsD20p.
3．5神经干末梢引导的双相动作电位与单相动作电位的振幅及持续时间
引导电极距离10mm，神经干中枢端置于刺激电极处，用刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激神经干，测得双相动作电位正相振幅Abp=8.91±2.33（mV）显著大于负相振幅Abn=5.47±2.30（mV）；正相持续时间Dbp=1.32±0.45（mV）显著小于负向持续时间Dbn=2.68±0.58。
用镊子在第1对引导电极之间贴近后一电极处神经夹伤，用刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激神经干，测量单相动作电位的振幅Am=9.95±3.07（mV）与Abp无显著性差异，持续时间Dm=2.27±0.57（ms）显著大于Dbp。
然而，观察可发现sample1中Am显著地比Abp小，与总体趋势不符，删掉这个数据，Am变显著地大于Abp（P=0.003）。
表5蟾蜍坐骨神经干末梢引导的相动作电位与单相动作电位的振幅及持续时间
Table5Theamplitudeanddurationofending-conductedbiphasicandmonophasicactionpotentialofsciaticnerve
sample
Abp（mV）
Abn（mV）
Dbp（ms）
Dbn（ms）
Am（mV）
Dm（ms）
1
12.02
10.5
1.36
2.82
8.18
1.88
2
7.13
4.96
1.12
2.7
8.65
1.99
3
10.45
7.13
1.29
2.05
12.75
2.02
4
4.51
3.37
2.49
4.05
4.47
3.61
5
9.67
4.86
1.2
2.91
12.46
2.12
6
9.72
5.28
1.02
2.57
11.75
2.25
7
7.87
3.52
1.03
2.24
9.75
2.1
8
7.65
3.32
1.29
2.38
7.45
1.75
9
11.14
6.25
1.1
2.43
14.07
2.73
x
8.91
5.47
1.32
2.68
9.95
2.27
S
2.33
2.30
0.45
0.58
3.07
0.57
x±s
8.91±2.33
5.47±2.30*
1.32±0.45
2.68±0.58#
9.95±3.07■
2.27±0.57▲
注：
*p=0.003,vsAbp;#p<0.001,vsDbp,■P=0.091,vsAbp;▲P<0.001,vsDbp.
3．6单相动作电位的上升时间和下降时间
此项目试验中未测量，数据暂无。
3．7KCl处理前后动作电位振幅及持续时间
换一神经干，用刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激神经干，若第2对引导电极引出一双相动作电位，用一小块浸有3molKCl溶液的滤纸片贴附在第2对引导电极后一电极处处的神经干上。
观察到处理前后正相振幅AKp及正相持续时间DKp没有显著差异，而处理后的负向振幅AKn=0.57±0.70（mV）显著小于处理前的1.56±0.87（mV）（P=0.007），处理后的负向持续时间DKn=1.97±1.34（ms）显著小于处理前的3.08±0.55（ms）（P=0.013）。
表63mol/LKCl对坐骨神经干动作电位振幅和时程的影响
Table6TheamplitudeanddurationofbiphasicactionpotentialofsciaticnervedealtwithKCl
sample
AKp（mV）
AKn（mV）
DKp（ms）
DKn（ms）
control
2min
control
2min
control
2min
control
2min
1
4.96
5.28
2.82
0.00
1.51
1.65
3.33
0.00
2
2.20
2.54
0.88
0.66
1.64
1.79
2.15
2.23
3
2.74
2.75
2.44
1.00
1.82
1.69
2.59
1.69
4
3.55
3.55
2.22
2.22
3.50
3.37
4.05
3.85
5
4.14
2.64
2.05
0.43
1.67
1.58
2.94
2.09
6
1.98
1.78
0.38
0.22
1.95
2.52
3.32
2.6
7
1.91
2.34
1.05
0.45
1.50
1.87
3.31
3.54
8
1.83
1.61
0.59
0.19
2.10
2.00
3.36
1.73
9
4.13
4.45
1.65
0.00
1.94
2.99
2.70
0.00
x
3.05
2.99
1.56
0.57
1.96
2.16
3.08
1.97
S
1.17
1.22
0.87
0.70
0.61
0.65
0.55
1.34
x±s
3.05±1.17
2.99±1.22*
1.56±0.87
0.57±0.70#
1.96±0.61
2.16±0.65■
3.08±0.55
1.97±1.34▲
注：
*p=0.395,vscontrolofAKp;#p=0.007,vscontrolofAKn;■P=0.083,vscontrolofDkp;▲P=0.013,vscontrolofDKn.
3．8普鲁卡因处理前后动作电位振幅及持续时间
用刺激电压1.0V，波宽0.1ms的方波刺激神经干，用一小块浸有40g/L普鲁卡因溶液的滤纸片贴附在第1对引导电极后一电极处的神经干上。
有实验结果可知，普鲁卡因处理后正相振幅（App）、正相持续时间（Dpp）、负向持续时间（Dpn）都显著大于处理之前，而负向振幅（Apn）显著小于处理前。
表740g/L普鲁卡因处理前后动作电位振幅及持续时间
Table7Theamplitudeanddurationofbiphasicactionpotentialofsciaticnervedealtwithprocaine
sample
App（mV）
Apn（mV）
Dpp（ms）
Dpn（ms）
control
5min
control
5min
control
5min
control
5min
1
7.21
7.30
4.84
3.22
0.75
0.86
1.81
1.99
2
7.23
9.36
5.17
3.60
1.03
1.16
1.97
3.61
3
7.47
10.06
4.42
4.69
1.28
1.44
2.23
2.47
4
3.72
4.10
2.22
1.844
3.36
3.42
3.86
3.98
5
11.19
12.02
5.91
5.89
0.97
1.02
2.24
2.44
6
5.46
6.42
2.11
1.575
1.31
1.38
2.89
3.69
7
5.72
6.08
2.91
1.343
1.12
1.26
2.33
2.33
8
3.45
3.81
1.95
0.70
1.12
1.54
2.1
2.89
9
9.40
10.41
4.64
3.05
1.16
1.27
1.93
2.17
x
6.76
7.73
3.80
2.88
1.34
1.48
2.37
2.84
S
2.51
2.89
1.50
1.69
0.77
0.76
0.64
0.74
x±s
6.76±2.51
7.73±2.89*
3.80±1.50
2.88±1.69#
1.34±0.77
1.48±0.76■
2.37±0.64
2.84±0.74▲
注：
*p=0.005,vscontrolofApp;#p=0.003,vscontrolofAnn;■P=0.003,vscontrolofDpp;▲P=0.014,vscontrolofDpn.
3．9双相动作电位正、负波的叠加点
按照理论分析，结合具体实验数据，可得，当最快的动作电位传达到负引导电极时，为正负波的叠加点。
由此可得，电极间距离10mm时，正、负波的叠加点在正相波起始后10（mm）/22.91（mm/ms）=0.436（ms），同理可得电极间距离20mm、30mm时，正、负波的叠加点在正相波起始
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