第四章动物机能学实验.docx

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1、第四章动物机能学实验实验4.1神经干动作电位及其传导速度的测定【实验目的】1 .学习神经干复合动作电位（actionpotential）的记录方法和神经兴奋传导速度的测定方法；2 .了解蛙类坐骨神经干动作电位的基本波形（单相和双相动作电位）；3 .观察不同刺激强度对神经干动作电位的影响。【实验原理】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未兴奋部位，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，兴奋处的膜内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动作电位。用电生理学

2、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。由于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，故又称为神经干复合动作电位，其幅度在一定范围内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（V）各不相同，取决于神经纤维的直径、内阻、有无髓鞘、温

3、度等因素。蛙类坐骨神经干中以AU类纤维为主，传导速度为35ms40ms0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=dt,求出神经冲动的传导速度。【实验对象】蟾蛛或蛙【实验器材和药品】BL-420E生物机能实验系统、蛙类手术器械一套、神经干标本屏蔽盒、动作电位引导输入线、电刺激输出线、棉球、任氏液(RingerSoIUtion)。【实验方法和步骤】1 .制备坐骨神经-腓神经标本(SCiatiCnerve-peronealnervespecimen)(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

4、由头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4-1)o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4-1破坏蛙脑、脊髓的方法(2)去除躯干上部和内脏在舐骼关节水平上0.5cmlcm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、舐骨、脊柱以及紧贴于脊柱两侧的坐骨神经(图4-2)o图4-2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

5、后肢的皮肤(图4-3)O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4-3剥掉后背及后肢皮肤(4)分离两腿用镜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，并于近脊柱端用任氏液浸泡过的棉线结扎。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

6、所有分支，游离神经至胭窝处。坐骨神经在胭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，制备坐骨神经一胫神经标本。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4-4所示用导线连接实验仪器。在BL-420E系统刺激输出端口上连接一对刺激电极，刺激电极的正极连接神经干标本盒的S,负极连接S2,地线接地。两对引导电极的正极分别连接在Rl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BL-420E系统的1、2通道。将标本盒内所有电极用浸有任氏液的棉球擦拭

7、，从任氏液中取出坐骨神经腓神经标本，用滤纸吸去过多液体,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4-4神经干动作电位及其传导速度测定装置示意图3 .观察项目(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二启动刺激器，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(thresholdintensity),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，再增加刺激强度，动作

8、电位的幅值不再增加，该刺激强度称为最大刺激强度，记录其数值。(2)观察双向动作电位动作电位幅值不再增大时，记录潜伏期(EenCyperiod),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。将神经干标本放置方向倒换后，观察动作电位的变化。把引导电极RI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Rl与R3的距离(d)0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-t)o根据V=dt2-tl,即可计算出神经干动作电位的传导速度。

9、(4)观察单向动作电位在记录电极RhR2之间，用小镒子夹伤神经干或用药物(如普鲁卡因)阻断，可见第一通道动作电位的第二相消失，变为单相动作电位。第二通道的动作电位消失。记录单相动作电位的潜伏期、持续时间和幅值。【实验注意事项】1 .剪除躯干和内脏时，勿损伤神经。2 .神经标本要求剥离干净，但不能损伤神经，神经干分离越长越好(8Cm以上)。3 .神经标本应与每个电极密切接触，尤要注意与中间接地电极的接触。4 .经常滴加任氏液湿润标本，但应防止过多的任氏液存在于记录电极间而造成短路。5 .刺激强度由弱到强，逐渐增加到适宜强度以免损伤标本。【讨论思考题】1 .为什么在阈刺激和最大刺激之间神经干动作电

10、位随刺激强度增大而增大，这是否与动作电位的“全或无”特征相矛盾？2 .本实验所测出来的传导速度能否代表神经干中所有神经纤维的传导速度？3 .双相动作电位上下两相幅值是否相同，为什么？(李建华)实验4.2神经干动作电位不应期的测定【实验目的】了解蛙类坐骨神经干兴奋后兴奋性的周期性变化。【实验原理】神经纤维在一次兴奋过程中，其兴奋性可发生周期性变化，依次经过绝对不应期(absoluterefractoryperiod)s相对不应期(relativerefractoryperiod)s超常期(supranormalPeriOd)和低常期(SUbnormalperiod),然后再回到正常的兴奋水平。为

11、了测定坐骨神经发生一次兴奋后的兴奋性变化，采用双脉冲刺激。即先给神经施加一个“条件性刺激“，使神经发生兴奋。在神经发生兴奋后，按不同时间间隔再给予一个“测试刺激”,观察测试刺激是否引起动作电位以及所引起的动作电位幅值的大小，来反映神经兴奋性的变化，测出神经干动作电位的不应期。【实验对象】蟾蛛或蛙【实验器材和药品】BL-420E生物机能实验系统、蛙类手术器械一套、神经干标本屏蔽盒、动作电位引导输入线、电刺激输出线、棉球、任氏液。【实验方法和步骤】1 .制备坐骨神经腓神经标本（见实验4.1）。2 .标本安装和仪器连接（见实验4.1）。3 .观察项目按上述实验的方法引导单相动作电位。先用单个刺激找出

12、最大刺激强度，然后以此刺激强度输出双脉冲刺激，可见先后有两个同样幅值的动作电位。逐步改变刺激间隔时间，随着双脉冲之间时间间隔的缩短，可见第二个动作电位逐渐向第一个动作电位靠近，第二个动作电位幅值亦开始减小、消失。记下刚减小时，第二个与第一个刺激方波间的时间间隔，此为不应期；记下刚消失且加大刺激强度仍不出现时，第二个与第一个刺激方波间的时间间隔，此为绝对不应期；两者之差为相对不应期。【实验注意事项】同实验4.1【讨论思考题】1 .神经干在接受一次刺激产生兴奋以后，为什么会出现不应期？2 .根据实验结果，能否求出此神经的最大兴奋频率？3 .神经一次兴奋后兴奋性改变的离子基础是什么？（李建华）实验4

13、.3肌梭放电【实验目的】采用坐骨神经缝匠肌标本，观察肌肉被拉长的程度与肌梭（musclespindle）感受器的传入冲动之间的关系。【实验原理】当有神经支配的骨骼肌受外力牵拉时引起受牵拉的同一块肌肉收缩的反射活动，即为牵张反射(Stretehreflex)。牵张反射感受器为肌梭，是一种感受肌肉长度变化或感受肌肉牵拉刺激的梭形感受器。当肌肉受到牵拉时，兴奋肌梭，沿传入神经达到中枢神经系统。因此，在传入神经中可记录肌梭的兴奋发放。【实验对象】蟾蛛或青蛙【实验器材和药品】BL-420E生物机能实验系统、蛙类手术器械一套、蛙板，玻璃板、有机玻璃缝匠肌浴槽、屏蔽笼、可悬挂的小型祛码(Ig)若干、银或钳金

14、电极、屏蔽导线、音箱、滴管、任氏液。【实验方法和步骤】1 .制备坐骨神经缝匠肌标本(3CiatiCnerve-sartoriusmusclespecimen)从破坏脑脊髓至分离两腿等步骤均与坐骨神经腓神经标本的制备相同。取一侧下肢，背位固定于蛙板上。用玻璃分针从骨盆端分一小段缝匠肌，并切下一小片附着的骨片。用镒子夹住此骨片轻轻提起缝匠肌，由上而下分离缝匠肌外侧，再分离缝匠肌内侧。内侧分离到肌肉的下1/3处时，见一细神经支进入肌肉并分为两小支。沿此细小分支逆向分离坐骨神经直到其起始点，在脊椎旁穿线结扎并于远端剪断坐骨神经。此后，在缝匠肌紧贴膝关节的肌腱下穿一线，结扎后在远端剪断肌腱。制成的坐骨神

15、经一缝匠肌标本置于任氏液中35min,待兴奋性稳定后即可开始实验。2 .仪器连接和标本放置用以固定坐骨神经一缝匠肌标本的有机玻璃浴槽内斜插一块玻璃板，缝匠肌近骨盆端的结扎线固定在斜板的下端，斜板上端装有一滑轮，缝匠肌近膝关节端结扎线经滑轮悬挂负荷。浴槽内充任氏液，液面浸泡部分肌肉。神经置于引导电极上,经屏蔽导线与BL-420E系统前面板的1通道连接，选择信号输入菜单“神经放电”。整个有机玻璃浴槽置屏蔽笼内。用音箱监听神经放电。3 .实验观察(1)缝匠肌在不加负荷时,观察并监听其基础放电水平。(2)增加Ig负荷,观察加负荷立即时、加负荷后IOS时放电频率和声音的变化。(3)逐渐增加负荷，每增加1g,观察加负荷前、加负荷立即时、加负荷后IoS时放电频率及声音的变化(每次观察1s)。负荷可一直加到IOg为止。【实验注意事项】1 .经常滴任氏液湿润标本2 .分离神经时应避免用力牵拉神经或用金属器械夹握神经，以防损伤神经。【讨论思考题】在肌肉每次加负荷时立即和加负荷IOs后肌梭放电频率有何不同？为什么？(李建华)实验4.4终板电位【实验目的】学习终板电位的记录方法，观察其电生理特性。【实验原理】神经肌肉接头处是由接头前膜、接头后膜和接头间隙三部分组成。当神经冲动沿着神经纤维传至末梢时，接头前膜去极化，电压门控性Ca?+通道开放，Ca2+内流触发囊泡移动，囊泡膜与