蛙神經(jīng)干動(dòng)作電位的實(shí)驗(yàn)研究

蛙神經(jīng)干動(dòng)作電位的實(shí)驗(yàn)研究

“干預(yù)神經(jīng)運(yùn)動(dòng)的電位管理、興奮傳導(dǎo)速度和興奮性的測(cè)定”是動(dòng)態(tài)機(jī)械試驗(yàn)中的一個(gè)常規(guī)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。在操作過(guò)程中,學(xué)生往往按部就班,只是簡(jiǎn)單觀測(cè)神經(jīng)干的閾刺激、最適刺激、傳導(dǎo)速度及不應(yīng)期,忽視了對(duì)神經(jīng)干復(fù)合動(dòng)作電位的波形、幅度、潛伏期及時(shí)程的測(cè)定和深入分析。例如,與單細(xì)胞動(dòng)作電位的比較認(rèn)識(shí)神經(jīng)干復(fù)合動(dòng)作電位的形成原理,雙相動(dòng)作電位波形特點(diǎn)的分析,記錄電極間的神經(jīng)干長(zhǎng)度與雙相動(dòng)作電位波形的關(guān)系,動(dòng)作電位峰值測(cè)定傳導(dǎo)速度是否準(zhǔn)確,改變刺激電極的正負(fù)極和距離對(duì)神經(jīng)干動(dòng)作電位傳導(dǎo)的影響,利用麻藥阻滯引導(dǎo)單相動(dòng)作電位傳導(dǎo)的優(yōu)越性等,我們經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行分析探討,提出一些基本觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí),供大家討論。1材料和方法1.1試驗(yàn)對(duì)象和藥物實(shí)驗(yàn)對(duì)象采用分離完好的蟾蜍坐骨神經(jīng)標(biāo)本。實(shí)驗(yàn)藥品有任氏液、麻藥(鹽酸普魯卡因注射液,產(chǎn)品批號(hào)07060002)。1.2引導(dǎo)電極的選擇自制屏蔽盒,有7根可移動(dòng)電極(圖1),分別是2根刺激電極、1根接地電極、兩對(duì)可做雙通道的引導(dǎo)(共用地線(xiàn))的引導(dǎo)電極。記錄采用RM6240系統(tǒng)。1.3實(shí)驗(yàn)方法1.3.1神經(jīng)干激發(fā)環(huán)境因素調(diào)整刺激電極A、B間距離為0.5cm,接地電極C盡量靠近記錄電極,兩對(duì)引導(dǎo)電極D和E、F和G的間距均為1.0cm。調(diào)節(jié)刺激強(qiáng)度,測(cè)出神經(jīng)干的閾刺激為0.1V,最適刺激為1.0V。以此為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。記錄正常波形時(shí),將雙通道分別接兩對(duì)引導(dǎo)電極進(jìn)行記錄。1.3.2動(dòng)作電位波形放棄以往單通道記錄的方法,改進(jìn)為雙通道記錄分析記錄距離對(duì)波形的影響。具體方法為:兩個(gè)通道的負(fù)極都接于D點(diǎn),一通道正極(記錄電極1)接于E點(diǎn),二通道正極(記錄電極2)接于F點(diǎn),移動(dòng)F點(diǎn)改變記錄距離,記錄動(dòng)作電位波形。分神經(jīng)干粗端(記錄電極1)到細(xì)端(記錄電極2)記錄和神經(jīng)干細(xì)端(記錄電極1)到粗端(記錄電極2)記錄兩種方式。1.3.3單通道記錄麻藥阻滯法代替常規(guī)的夾傷神經(jīng)干法,采用單通道記錄。記錄到正常對(duì)照波形后,保持其他條件不變,在記錄兩點(diǎn)間滴加麻藥(3﹪普魯卡因注射液),觀察波形變化。1.3.4兩通道動(dòng)作電位初始距離差的計(jì)算采用雙通道記錄,一通道接D、E,二通道接F、G。將雙通道的兩對(duì)記錄電極與神經(jīng)干密切接觸,調(diào)節(jié)刺激強(qiáng)度為1.0V以產(chǎn)生最大雙相動(dòng)作電位。根據(jù)V=d/△t,(d為D、F兩點(diǎn)間距離,設(shè)定為1cm)通過(guò)兩通道動(dòng)作電位起始點(diǎn)(第一相動(dòng)作電位)的距離差測(cè)出△t1,算出傳導(dǎo)速度V1;通過(guò)兩通道動(dòng)作電位第一相頂點(diǎn)(第一相峰值)的距離差測(cè)出△t2,算出傳導(dǎo)速度V2;比較V1和V2。觀察通過(guò)起點(diǎn)法和頂點(diǎn)法測(cè)量傳導(dǎo)速度是否有差別。2結(jié)果2.1復(fù)合動(dòng)作電位波形的日變化調(diào)節(jié)刺激強(qiáng)度為1V,一通道D、E間距離為1.5cm,二通道D、F間距離為3.0cm,結(jié)果如圖2;保持通道距離不變,反向放置神經(jīng)干,即記錄方向由細(xì)到粗,結(jié)果如圖3,將結(jié)果總結(jié)為表1。從結(jié)果中可以觀察到:①?gòu)?fù)合動(dòng)作電位波形第一相峰值高于第二相,而第二相的持續(xù)時(shí)間大于第一相;②無(wú)論刺激神經(jīng)干粗段(中樞端)記錄細(xì)端(外周端)和刺激神經(jīng)干細(xì)端記錄神經(jīng)干粗段,隨著兩記錄電極距離增大,在一定范圍內(nèi)第一相峰值逐漸升高,持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng),第二相峰值逐漸減小,電位持續(xù)時(shí)間逐漸延長(zhǎng)。2.2結(jié)果的描述與分析圖4是滴加麻藥前的波形;圖5是滴加麻藥5min后的波形。將結(jié)果總結(jié)為表2,從結(jié)果中可以觀察到:在記錄兩點(diǎn)間滴加麻藥后,隨著麻藥發(fā)揮作用,第一相動(dòng)作電位峰值逐步加大,第二相逐漸變小,直至消失形成單相動(dòng)作電位。2.3傳導(dǎo)速度測(cè)量如圖6電極距離d(D、F間距)為1.0cm通過(guò)起點(diǎn)法測(cè)得傳導(dǎo)速度V1=11.76m/s;若用頂點(diǎn)法測(cè)量,測(cè)出傳導(dǎo)時(shí)間為800μs,得出V2=12.50m/s。V1與V2不相等。3雙相動(dòng)作電位的記錄轉(zhuǎn)移神經(jīng)纖維的興奮部位相對(duì)于未興奮部位來(lái)說(shuō)呈負(fù)電位,兩點(diǎn)之間存在電位差,通過(guò)單極或雙極電極的引導(dǎo)在記錄系統(tǒng)上進(jìn)行顯示和分析。由于采用的是胞外記錄的方法,因而在單極記錄時(shí),測(cè)得的動(dòng)作電位實(shí)際上是組成神經(jīng)干中的每根神經(jīng)纖維興奮后的超射值在神經(jīng)干表面的疊加。即此動(dòng)作電位是一復(fù)合波,其上升相、下降相及峰值不是相應(yīng)的單一動(dòng)作電位波形的去極化相、復(fù)極化相及峰電位。在雙極記錄時(shí),測(cè)得的波形實(shí)際上是兩個(gè)記錄電極的電位差,與單一動(dòng)作電位波形相差更大,這使問(wèn)題的分析更加復(fù)雜。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)制作的坐骨神經(jīng)-腓腸肌標(biāo)本中,神經(jīng)干是由具有不同生理特性的不同種類(lèi)神經(jīng)纖維所組成,故復(fù)合動(dòng)作電位記錄的是復(fù)合波。然而,每種纖維興奮后傳導(dǎo)速度各不一樣,波長(zhǎng)也各不相等,加上引導(dǎo)方式不同,這也增加了我們分析復(fù)合雙相動(dòng)作電位的復(fù)雜性及帶來(lái)傳導(dǎo)速度測(cè)定的困難。對(duì)于單根神經(jīng)纖維,其興奮后產(chǎn)生負(fù)波。對(duì)于某一點(diǎn),負(fù)波的產(chǎn)生和終止不是突然的,而需要一定的時(shí)間才能達(dá)到最高點(diǎn),故記錄曲線(xiàn)的上升和下降都具有一定的斜率。神經(jīng)干受刺激后,由于不同神經(jīng)纖維興奮產(chǎn)生了不同的負(fù)波,它們波長(zhǎng)不等,傳導(dǎo)速度也不相等,所以神經(jīng)干復(fù)合波隨著傳導(dǎo)距離的延長(zhǎng)而變化,我們用雙電極記錄到雙相動(dòng)作電位有以下特點(diǎn):①第一相峰值總高于第二相;②第二相持續(xù)時(shí)間總大于第一相;③每相的上升支與下降支都不對(duì)稱(chēng)。我們可以引入“遷延效應(yīng)”這一概念說(shuō)明以上特點(diǎn),即神經(jīng)干興奮后,有一綜合波長(zhǎng)(λ),當(dāng)傳導(dǎo)一定距離后,因各神經(jīng)纖維傳導(dǎo)速度不同,λ將拉長(zhǎng),即λ與傳導(dǎo)距離有關(guān)。而以往在討論分析神經(jīng)干動(dòng)作電位時(shí)往往忽視了記錄兩點(diǎn)的距離對(duì)雙相動(dòng)作電位的影響,因此,記錄點(diǎn)的距離對(duì)波形的影響值得深入討論。根據(jù)“遷延效應(yīng)”,當(dāng)興奮通過(guò)兩電極間這段距離時(shí),第一記錄點(diǎn)神經(jīng)纖維同步興奮數(shù)目較多,因而記錄到的動(dòng)作電位第一相峰值較高。由于各纖維興奮傳導(dǎo)速度不同,第二記錄點(diǎn)神經(jīng)纖維同步興奮數(shù)目較少,因此記錄到的動(dòng)作電位的第二相峰值較低但持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。第一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)正是證明此理論。從結(jié)果中可以看出:在距離增大初期(約2cm)以雙相電位的抵消作用為主,復(fù)合動(dòng)作電位雙相峰值增大。隨著距離繼續(xù)增大,抵消作用減弱,表現(xiàn)為“遷延效應(yīng)”的現(xiàn)象,第二相峰值開(kāi)始減小,電位持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)。以往分析雙相動(dòng)作電位不對(duì)稱(chēng)原因時(shí),認(rèn)為兩記錄電極間剛好有神經(jīng)纖維分支,因而出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)(第一相高于第二相)。也有人認(rèn)為從神經(jīng)干粗端到細(xì)端所含神經(jīng)纖維數(shù)目減少導(dǎo)致興奮性降低從而出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)。實(shí)際上,我們通過(guò)刺激神經(jīng)干細(xì)端記錄粗端仍可得到與第一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)相同的結(jié)果?？梢?jiàn)“遷延效應(yīng)”是主要原因。傳統(tǒng)方法誘導(dǎo)單相動(dòng)作電位時(shí),多通過(guò)夾傷兩記錄點(diǎn)間的神經(jīng)干以阻斷其興奮傳導(dǎo)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是,這種不可逆的損傷操作破壞了標(biāo)本活性,只能放到最后一步進(jìn)行。我們嘗試采用麻藥阻滯的方法,利用興奮性的可恢復(fù)性,還可再進(jìn)行其他實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。從結(jié)果中也可以觀察到當(dāng)用麻藥阻滯兩記錄點(diǎn)間的神經(jīng)干興奮傳導(dǎo)時(shí),隨著麻藥作用的發(fā)揮,發(fā)現(xiàn)第一相動(dòng)作電位峰值逐步加大,第二相逐漸變小,直至消失,充分驗(yàn)證了我們所述雙相動(dòng)作電位的互相消長(zhǎng)的理論。在傳導(dǎo)速度測(cè)定的實(shí)驗(yàn)中,以往學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)只是簡(jiǎn)單的測(cè)出速度。我們通過(guò)對(duì)起點(diǎn)法和頂點(diǎn)法測(cè)定結(jié)果的比較,結(jié)合神經(jīng)干的特性進(jìn)行深入分析:動(dòng)作電位的起點(diǎn)本質(zhì)是神經(jīng)干中傳導(dǎo)速度最快的一類(lèi)神經(jīng)纖維傳導(dǎo)興奮到達(dá)記錄點(diǎn)引起的,起點(diǎn)法測(cè)量的速度本質(zhì)是此類(lèi)神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)速度。而頂點(diǎn)的形成本質(zhì)是各種神經(jīng)纖維興奮相互疊加后最強(qiáng)的部分。如果采用頂