生理学实验

实验三:影响神经冲动传导得因素观察

实验目得:

1、继续学习蟾蜍坐骨神经－腓神经标本制备方法,掌握坐骨神经标本得制备方法。

2.引导蟾蜍坐骨神经动作电位,并观察其基本波形(包括双相与单相动作电位)。

3.学习与掌握神经干动作电位传导速度测定得原理与方法、

4。设计改变细胞外液得某些因素会对动作电位在神经干上传导得速度产生何种影响？

实验原理:

蛙类得一些基本生命活动与生理功能与恒温动物相似,若将蛙得神经－肌肉标本放在任氏液中,其兴奋性在几个小时内可保持不变。若给神经或肌肉一次适宜刺激,可在神经与肌肉上产生一个动作电位,肉眼可瞧到肌肉收缩与舒张一次,表明神经与肌肉产生了一次兴奋。在生理学实验中常利用

如果将两个引导电极置于正常完整得神经干表面,当神经干得一端兴奋之后,兴奋波会先后通过两个引导电极(r１ｒ1’,图5坐骨神经干包括多种类型得神经纤维成分,因此记录到得动作电位就是它们电位变化得总与,因此神经干动作电位就是一种复合动作电位。由于各类神经纤维得兴奋阈值各不相同,所以记录到得动作电位幅值在一定范围内可随刺激强度得变化而改变,这一点不同于单根神经纤维得动作电位、

动作电位在神经纤维上得传导有一定得速度。不同类型得神经纤维动作电位传导速度各不相同。蛙类坐骨神经干中以Ａα类纤维为主,传导速度(V)大约为

35~4０ｍ／s。测-腓肠肌标本得制备,但无需保留股骨与腓肠肌、坐骨神经干要求尽可能长些、在脊椎附近将神经主干结扎,剪断、提起线头剪去神经干得所有分支与结缔组织,到达腘窝后,可继续分离出腓神经或胫神经,在靠近趾部剪断神经。将制备好得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。

3、仪器及标本得连结

(1)用浸有任氏液得棉球擦拭神经标本屏蔽盒上得电极,标本盒内放置一块湿润得滤纸片,以防标本干燥。用滤纸片吸去标本上过多得任氏液,将其平搭在屏蔽盒得刺激电极、接地电极与引导电极上,并且使其近中端置于刺激电极上,远中,频率8~16 Hz,波宽0。1～0。2 ms,强度根据标本兴奋性而定,由小增大(一般可选2V)、示波器灵敏度0、１～0.5 V／cm,扫描速度1～2 mｓ/cｍ。外触发输入接刺激器得触发输出端。触发选择置于外触发同步。开启电子刺激器时,调节触发电平旋钮,使示波器扫描与刺激输出同步。将扫描线调至荧光屏中间。

(3)若使用计算机生物信号采集处理系统进行实验则参照图5。５－2连接仪器。两对记录电极分别连接到ＣH1、ＣH2通道,刺激电极连接到刺激输出。打开计算机,启动生物信号采集处理系统,进入“神经干动作电位”模拟实验菜单、４.观测与测定双相值时得阈刺激。

(2)增大刺激强度得过程中,伪迹与动作电位均随之加大,但当强度加大到某一程度后(此刺激强度称为最大刺激),动作电位就不再增大,而伪迹仍随之加大、这就是区别刺激伪迹与动作电位得可靠方法之一。

(3)仔细观察双相动作电位得波形(图5。5-３)。读出最大刺激时双相动作电位上下相得振幅与整个动作电位持续时间数值。

(4)将神经干标本放置得方向倒换后,双相动作电位得波形有无变化?

(5)将两根引导电极ｒ1,r１’得位置调换,动作电位波形有与变化?

5。观察单相动作电位

用镊子将两个引导电极r1,ｒ１’之间得神经夹伤,或用一小块浸有3 mol／L KCｌ溶液得滤纸片贴在第二个引导电极(ｒ1’)处得神经干上,再刺激时呈现得即就是单相动作电位。读出最大刺激时单相动作电位得振幅值与整个动作电位持续得时间数值。

6、动作电位传导速度得测定

换一根坐骨神经,按步骤3(1)搭放在神经屏蔽盒得电极上、进入“神经干动作电位传导速度”模拟实验菜单,或在显示方式菜单中选择“比较显示方式"(则可在一个通道内显示两个通道得图形)。给予神经干最大刺激强度,可在两个通道中(或示波器得上、下线)观察到先后形成得两个双向动作电位波形。

(1)分别测量从刺激伪迹到两个动作电位起始点得时间,设上线为ｔ１,下线为ｔ２(或可直接测量两个动作电位起点得间隔时间),求出t2～ｔ1得时间差值。

(2)测量标本屏蔽盒中两对引导电极相应得电极之间得距离d(即测定r1～r2得间距)。

(3)将神经干标本置于4℃得任氏液中浸泡5 mｉn后,再测定神经冲动得传导速度、

(4)参照上步操作可自行设计改变细胞外液得某些因素,如分别将神经干标本置于25℃得任氏液、高钾与低钠任氏液中浸泡5 min后,再测定神经冲动得传导速度。

实验结果:

１.分别计算正常得神经干与低温浸泡后得神经干上动作电位传导速度

V＝d/(t2~t1)(m/ｓ)。

2、对全部各组得实验结果加以统计,用平均值±标准差表示。

注意事项:

１.避免蟾蜍体表毒液与血液污染标本,压挤、损伤与用力牵拉标本,不可用金属器械触碰神经干。

2.在操作过程中,应给神经与肌肉滴加任氏液,防止表面干燥,以免影响标本得兴奋性、

3。制备标本时,神经纤维应尽可能长一些,将附着于神经干上得结缔组织膜及血管清除干净,但不能损伤神经干。标本制成后须放在任氏液中浸泡数分钟,使标本兴奋性稳定,再开始实验效果会较好、

４。各仪器应妥善接地,仪器之间、标本与电极之间应接触良好。

5.经常滴加任氏液,保持神经标本湿润,但要用滤纸片吸去神经干上过多得任氏液。神经干不能与标本盒壁相接触,也不要把神经干两端折迭放置在电极上,以免影响动作电位得波形、

6.测定动作电位传导速度时,两对引导电极间得距离应尽可能大。

思考题:

1、什么叫刺激伪迹,就是怎样发生得？怎样鉴别刺激伪迹与神经干动作电位？

2。神经被夹伤或经ＫCl溶液处理后,动作电位得第二相为何消失？

3.神经干动作电位与刺激强度有何关系？它与神经动作电位得“全或无”特性有矛盾不？为什么?

4、引导电极调换位置后,动作电位波形有无变化？为什么?

5、为什么不用从刺激电极得阴极到第一个引导电极得距离除以t１直接计算神经动作电位传导速度？用一对引导电极能否测定神经动作电位传导速度？

6、根据您得结果可推断蛙得坐骨神经干中得神经纤维主要属于那种类型得？

7、将神经干标本置于4℃得任氏液中浸泡后,神经冲动得传导速度有何改变?为什么?

附:

１.刺激伪迹逐渐增大刺激强度时,在屏幕得左侧基线上第一个波即为伪迹,其波形、幅度、宽度与位置可分别由刺激器得强度、延迟与渡宽调节钮控制。它得产生机制有二,一就是通过刺激电极与记录电极之间得电容偶合进入放大器,二就是通过细胞膜得电缆效应偶合进入放大器。伪迹可以做为刺激时刻得标志与刺激器、示波器功能状态得标志。但伪迹太大,会使动作电位发生畸变。

2。细胞膜得电缆学说细胞外液与细胞内液均为含电解质得液体,可以瞧作为两个导体引起得膜电位改变时,发现:在电源附近电位上升快,达到得最高电位也较大;离开电源越远,则不但电位上升得慢,而且最终得最高电位也较低。电位改变变慢,就是膜电容引起得后果;电位依距离变小,就是膜外电阻、膜电阻及膜内电阻引起得后果。

3、双极记录法本实验使用得记录方法为双极记录法,所记录到得电位变化,为两个电极之间得相对电位,并不代表电极下得真实电位,而就是其代数与。另外,本法又就是一种细胞外记录得方法,测得得电位也不代表细胞内得电位,只反映了膜外电位得改变。

4、刺激得极性法则以直流电作用于神经时,在通电、断电时均可产生兴奋,而且通电时得兴奋发生在阴极,断电时得兴奋发生在阳极,这称为极性法则、在直流电通电过程中,阴极下神经组织得兴奋性升高,称为阴极电紧张。就是通电时发生兴奋得原因;阳极下得兴奋性降低,称为阳极电紧张.断电后,阴极下得兴奋性降低,称为阴极后压抑;阳极下得兴奋性升高,称为阳极后加强,就是断电时发生兴奋得原因,通常所说得刺激发生在阴极下,刺激时阴极下得外向电流,指得就就是通电得情况而言得、

5.记录介质通常所说双相动作电位得波形,其记录介质就是空气或油。若神经干浸在细胞外液中,则记录到得波形为三相波。因此实验时,不可在神经干上滴过多得任氏液、

实验四:蛙类离体心脏灌流及药物影响(综合设计性实验)

实验目得:

1。学习离体蛙心灌流得实验方法,了解离体器官得研究方法、

2.观察内环境理化因素相对稳定对维持心脏正常节律性活动得重要作用,了解肾上腺素、乙酰胆碱等激素、神经递质对心脏活动得调节意义。

3。观察强心甙、中草药提取物与一些临床治疗药物对离体蛙心得直接作用。实验原理:

心脏正常得节律性活动必须在适宜得理化环境中进行,一旦适宜得环境被破坏,例如酸碱度及离子浓度得急剧改变等,心脏得活动就会受到影响。

在整体内,心脏得活动受自主神经得双重支配,交感神经兴奋时,其末梢释放去甲肾上腺素,使心肌收缩力量增强,心率加快;而迷走神经兴奋时,其末梢释放乙酰胆碱,使心肌收缩力量减弱,心率减慢。

强心甙类药物能够增强心肌收缩能力,

得影响与其内部所含物质得成份有关。

动物与器材:

蛙或蟾蜍,蛙心套管,套管夹,支架,双凹夹,滑轮,烧杯,常用手术器械,蛙板,蛙心夹,计算机采集系统,张力传感器,滴管,培养皿,污物缸,纱布,棉线,橡皮泥,任氏液,0。65% NaCl,１％ＣaＣｌ2,１％KCl,3%乳酸,2。5％ＮａＨCO,1:５000肾上腺,1;10000乙酰胆碱,300Ｕ/ml肝素,强心药物,中草药提取物等等。

方法与步骤:

1.取一只蛙或蟾蜍,双毁髓后背位于蜡盘中,仔细识别心脏周围得大血管、在左动脉下方穿一线,于动脉圆锥处结扎,再从左右两动脉下方穿一线,并打一活结备用。左手提起主动脉上时结扎线,右手用眼科剪再结扎线下方,沿向心方向将动脉上壁剪一斜口。取一带线得蛙心夹在心室收缩时夹住心尖、选择大小适宜得蛙心套管,然后将盛有少量任氏液得斯氏蛙心套管,由开口处插入动脉圆锥、当套管进到大动脉圆锥基部时,应将套管稍稍后退,提取蛙心夹连线并使蛙心套管尖端向动脉圆锥得背部后下方及心尖方向推进,经动脉瓣插入心室腔内、此时可见套管中血液冲入套管,并使液面随心脏得波动而上下移动,表明操作成功。用滴管吸去套管中得血液,更换新鲜任氏液。稳定套管后,轻轻提起备用线,将左右动脉连同插入得套管用双结扎紧(不得漏液),再将结线固定在套管得小玻璃钩上,然后剪断结扎线上方得血管。轻轻提起套管与心脏,瞧清静脉窦得位置,与静脉窦下方剪断有牵连得组织,仅保留静脉窦与心脏联系,使心脏离体。用任氏液反复冲洗心室内余血,使血管内灌流液不再有残留血液,保持套管内液面高度一致,进行实验。

２。将插好得离体心脏套管固定在支架上,用蛙心夹住少许得心尖部肌肉。再将蛙心尖上得系线绕过一个滑轮与张力传感器相连。注意:勿使灌流液滴到张力传感器上,调节显示器得心脏收缩得曲线幅度适中。

３、实验观察

描计一段正常心搏曲线,注意观察心跳频率与强度以及心脏得收缩、舒张程度、

4。实验项目设计及结果观察

(１)温度对无机离子蛙心活动得影响

A、把蛙心套管内任氏液全部换为0.６5%NaＣl溶液,观察心跳变化。

B、把０.65％NaＣl溶液吸出,换以任氏液,加入1%CaＣl2溶液１～２滴,观察心跳变化。

Ｃ、把含1%CaCｌ２１~2滴得溶液吸出,换以任氏液,加入１％KCl溶液1~2滴,观察心跳变化、

D、把含KCl得溶液吸出,换以任氏液,加入0。0１%肾上腺素溶液２~3滴,观察心跳变化。

(２)递质与激素对蛙心活动得影响

A、把含肾上腺素得溶液吸出,换以任氏液,加入0、01％乙酰胆碱溶液1～2滴,观察心跳变化。

B、把含乙酰胆碱得溶液吸出,换以任氏液,加入3%乳酸溶液１~2滴,观察心跳变化。待心跳变化明显时,立即加入2.５％NaＨCO3溶液1～２滴,观察心跳逐步恢复。

(3)心血管药物对蛙心活动得影响

制备如心得安、异丙肾上腺素与毒K等化合物制剂参照以上方法依次,观察实验结果、

(4)观察自己提取得植物制剂与人民常饮用得化合物对例题蛙心得活动影响

中草药:夹竹桃叶、蟾酥、蛙皮素、烟叶、茶叶等。

有机化合物:乙醇、甲醇等。

植物药有效成分提取方法:适量得植物组织(鲜组织用量多些)加入开水冲泡冷却后备用。

(5)设计实验观察得项目数量

每个实验组必须选取以上四类项目中10个可能得影响因子组合成实验项目进行实验。

5.整理记录,并将测量得心搏曲线数据填入表

注意事项:

１。当每种化学药物作用已明显时,须立即更换新鲜任氏液３次,待心跳恢复正常后再进行下一项实验、

2.在加化学药物与调换溶液时须及时在记录上做好符号,不要凭记忆而弄错。

３。吸任氏液得吸管与吸蛙心套管内溶液得吸管要分开,不可混淆,以免影响实验结果。

4、蛙心插管内液面应保持恒定高度、

5。保持记纹鼓转速均匀一致。

6.化学药物作用不明显时,可再加滴、

思考题:

1。本实验说明心肌得那些生理特征？

2。用实验说明内环境相对恒定得意义。

3.试分析任氏液中适量离子,钙离子,钾离子对心肌得影响。

4.为何强调实验保持灌流液面得恒定？灌流量对心脏活动得有什么影响?

５、试想,活得机体在心交感神经兴奋时或迷走神经兴奋时对心脏有何影响? 附:离子与药物对离体蛙心活动得影响得解释

１、K+对心脏活动得影响:

总体瞧来心肌对细胞外Ｋ＋浓度变化比较敏感;但就是不同部位心肌得敏感性有所不同,心房肌最敏感,房室束－浦肯野纤维系统次之,窦房结敏感性较低。

细胞外液钾浓度增高时,对兴奋性得影响与其浓度增高得程度有关、当K+浓度轻度或者中度升高时,细胞内外K＋得浓度梯度减小,K+外流得力量减弱,静息电位(RP)得绝对值减小,与阈电位(ＴP)差值减小,细胞得兴奋性增高;当Ｋ＋得浓度大幅度得升高,ＲＰ得绝对值减小(膜内－55mv左右)时,钠通道得开放效率降低,钠通道逐渐失活,兴奋性降低或者丧失,严重时,可导致心肌停搏于舒张状态。此时,仅由Cａ２+得内流来构成动作电位,故上升支小而缓慢,使兴奋传导速度减慢,传导性降低。

当细胞外Ｋ+得浓度升高时,细胞膜对钾得通透性增高,心室肌细胞复极过程加速,平台期缩短,不应期也缩短。

高钾对心肌收缩功能有抑制作用。因为细胞外得K＋与Ca2＋在细胞膜上有竞争性抑制;因此当膜外K+得浓度升高时,平台期内流得Ca2+减少,心肌细胞内得Ｃａ2+浓度难于升高,减小了Ｃa2＋得兴奋－收缩偶联作用,从而减弱了心肌收缩能力、

4期自动除极速度减慢,导致窦房结自律性降低,心率减慢。

2、Cａ2+对心脏活动得影响:

细胞外Ca2＋在心肌细胞膜上对Na+得内流有竞争性抑制作用,称为膜屏障作用、因此,细胞外Ca2+浓度发生变化时,与Ca2＋内流与Na+内流相关得生物电活动都将受到影响,而对静息电位则无明显作用。

当细胞外Ca2+得浓度升高时,对Na＋得屏障作用加大,由于这种抑制作用,触发Na＋快速内流产生０期去极化就比较困难,即出现阈电位上移,从而与静息电位得差距加大,兴奋性降低;发生兴奋后,Na＋内流得抑制则导致０期去极化速度与幅度下降,传导性下降、

Ca2＋内流就是慢反应细胞０期去极化与快反应细胞动作电位2期复极得主要离子活动。细胞外得高钙促使Ｃａ2＋内流加快,慢反应细胞0期去极化加快加强,结果就是其传导性增高。快反应细胞动作电位平台期将因Ca2+得内流加速而缩短、复极加速、不应期与动作电位时程均缩短。

细胞膜Ca2+对通透性升高,心室肌细胞平台期Ca2+内流增加,心肌收缩力增强增快;当细胞外得Ｃa２+浓度多高时,心脏就会停搏于收缩状态,称为钙僵直、

3、去甲肾上腺素对心脏活动得影响:

去甲肾上腺素与心肌细胞膜上得β肾上腺素能受体结合,从而激活腺苷酸环化酶,使细胞内ｃAMP得浓度升高,进而激活蛋白激酶与细胞内蛋白质得磷酸化过程,使心肌细胞膜上得钙通道激活,动作电位平台期Cａ2+得内流增加,肌浆网释放Ca2+也增加,心肌收缩能力增强。另外去甲肾上腺素能加强４期得内向电流Ｉf,使心率加快。

4、乙酰胆碱对心脏活动得影响:

乙酰胆碱与心肌细胞膜上得M型得胆碱能受体结合,可使腺苷酸环化酶抑制,细胞内得ｃAMP浓度降低,肌浆网释放Cａ2+减少,心肌得收缩力量减弱。也可以能使传导速度减慢,心率降低。

5。0。65％NaCl对心脏活动得影响:

0、65%NaCl对蛙与蟾蜍来说就是等渗得溶液,完全置换任氏液后,细胞外得Ca２＋浓度、K+浓度大大降低,使心肌得收缩能力减弱,心率减慢。

6、3%乳酸对心脏活动得影响:

乳酸得PH值较低,完全置换任氏液后,细胞外H+得浓度大大升高,H+与Ｃa2＋竞争性结合肌钙蛋白得结合位点,从而抑制Ca2＋与肌钙蛋白结合,使心肌收缩力量减弱、当再加入２、５%NａHCO３后,解除了H＋对Ca２+得抑制作用,Cａ2+又可与肌钙蛋白结合,心肌得收缩力量增加、

７。哇巴因对心脏活动得影响:

哇巴因属于强心甙类得药物,可选择性得作用于心肌。

在体实验中给与治疗量得强心甙类药物,可引起正性肌力、负性频率。

①正性肌力:强心甙能与细胞膜Na＋－Ｋ+－ATP酶结合而抑制此酶得作用,使细胞内得Nａ+浓度升高而K+得浓度降低,细胞内Ｎａ+增多后再通过Na+—Ｃa2+双向交换机制,使Ca２+内流增加,心肌得收缩力量加强。

②负性频率:强心甙使心肌得收缩力量加强,增敏颈动脉窦－主动脉弓压力感受器,反射性引起减压反射,结果就是迷走神经传出得冲动增加,引起负性频率、负性传导、

离体实验中,给与中毒剂量得强心甙类得药物,可引起正性肌力、正性频率。

①正性肌力:机制同上。

②正性频率:由于离体实验中不存在迷走神经得作用,所以通过此途径引起负性频率就是不可能得。主要就是由于中毒量得强心甙严重抑制Nａ＋－K＋-ＡTＰ酶,使细胞内Na+、Ｃa２+大量增加,而K+得浓度明显减少,导致自律性升高,传导减慢、甚至引起房室传导阻滞。