豚鼠耳蜗电位实验报告

豚鼠耳蜗电位实验报告

一、实验目的

①学习豚鼠耳蜗电位的记录方法。

②观察耳蜗微音器电位及听神经动作电位，并了解其产生机理。

二、实验原理

听觉的适应刺激是声波。外界的声波振动先经过外耳道、鼓膜和听骨链传到内耳，引起耳蜗中的内淋巴和基底膜振动，使毛细胞兴奋产生去极化电位，然后再通过突触传递使听神经纤维末梢产生类似兴奋性突触后电位的局部电位和动作电位。当动作电位经听神经传导通路传向皮层中枢时，则产生听觉。

在实验条件下，从耳蜗中可记录到四种电位变化：①耳蜗内电位（EP），②耳蜗微音器电位（CM），③总合电位（SP），④听神经总合动作电位（CAP）。

在短声的刺激下，可记录到两种明显的电位变化，即耳蜗微音器电位（CM）及复合神经动作电位（CAP）。记录耳蜗微音器电位和复合听神经动作电位有三种方法：（1）将记录电极放置在圆窗上，（2）将记录电极直接插入耳蜗内，（3）将记录电极插入颅骨表面的面神经孔内。本实验采用方法（1）进行记录。

三、实验动物与器材

年幼豚鼠（体重300-400g、击掌反应呈阳性），常用手术器械（豚鼠类），钟表镊子，丝钻一套（钻头直径:1mm、0.5mm及锈花针型），扬声器，RM6240B生理信号采集处理系统，引导电极，手术冷光灯，20%氨基甲酸乙酯、纱布、棉球。

四、实验方法与步骤

1.手术

(1)用20%氨基甲酸乙酯，按7.5ml/kg体重腹腔注射，将豚鼠麻醉。待动物没有明

显挣扎反应后，剪净一侧耳廓四周的毛，腹位固定在解剖台上。

(2)沿耳廓根部的后上缘切开皮肤，剪掉耳廓，暴露耳道孔。用双氧水或粗纱布将

耳道孔上部及后部的头骨上的皮肤及结蒂组织去除（注意:因皮肤较厚，去皮

时要注意止血）。先找到顶间骨、颞骨与枕骨粗隆，然后沿枕骨外缘下行，用

手指边探摸颞骨的乳突部，边做钝性分离，充分暴露颞骨乳突。此乳突部位在

枕骨粗隆的下方1.5cm左右，外耳道开口后方约0.5cm处。

(3)用丝钻在颞骨乳突靠近耳道孔处钻一小孔（直径约1mm）。此处骨质很薄，切

勿用力过猛而插入鼓室过深，伤及耳蜗。钻孔后，用钟表镊子尽力将孔扩展，

充分打开鼓室，以便暴露耳蜗。借助冷光灯照明，此时可见其耳蜗呈淡黄色，

壁上有细的血管走行。耳蜗底圈在外，正圆窗在底圈上方，可见其膜，卵圆窗

膜见不到。

(4)借助冷光灯照明，将银丝电极放置在圆窗上。

2.测试电极安放

将银丝电极放置在圆窗膜上，记录电极（红）与银丝电极相连，参考电极（绿）夹在耳廓皮肤创口上，地线（黑）插在背部皮肤上。

3.RM624OB生理记录系统参数设置

刺激器选择:同步触发，单刺激，正电压刺激，刺激强度3V，波宽0.1ms

记录通道参数设置。

4.观察短声（方波）刺翠下引发的耳蜗微音器电位和听神经动作电位。

5.语音刺激下，观察观察耳蜗微音器电位现象。

6. 深度麻醉下微音器电位和听神经动作电位观察。

五、 实验数据及分析

（1） 正向、反相单刺激

Fig 1

如图1所示，

蓝色箭头表示刺激开始时刻。正相和负相单刺激均可明显观察到耳蜗微音器电位（CM ）、复合动作电位（CAP ）和N1、N2。

可见耳蜗微音器电位潜伏期极短，均小于0.3ms ，且很忠实地记录了刺激声，因为正相刺激下CM 的谷恰好对应了负相刺激下CM 的峰。

刺激声反相时，N1、N2并不反相。

（2） 正相刺激，逐渐增大刺激强度

我们以1V 为步长，从1V 到12V 依次增加正相刺激强度。 检测的结果发现：当刺激强度在1V~5V 时，随着刺激的强度增加，耳蜗微音器电位越来越强，在刺激为5V 时达到最强；当刺激强度等于6V 时，微音器电位显著变小，而大于6V 时，微音器强度与6V 时基本类似，略微减弱。

下面仅以4、5、6、12V 等刺激的结果展示。

-400

-300

-200-1000100200

R e s p o n s e /μV

Positive Stim.

00.0010.0020.0030.004

0.0050.0060.0070.0080.0090.01

-400

-300-200-1000100

200Time/s

R e s p o n s e /μV

Fig 2

（3） 测定产生听神经动作电位的刺激阈值及此时耳蜗微音器电位的阈强度

Fig 3

如图3所示，我们从0.1V 起给刺激声，步长为0.1V ，增加至0.4V 时观察到明显的N1波形，可认为听神经动作电位的刺激阈值为0.4V ，此时耳蜗微音器电位的阈强度约为30μV 。

（4） 测定听神经动作电位的潜伏期和最大振幅，符合“全或无”规律吗？

比较图2、图3不难发现，当刺激声强度从小到大时，CAP 的振幅先增加后减小并趋于稳定，而潜伏期基本不变。

Fig 4

Time/s

R e s p o n s e /μV

Time/s

R e s p o n s e /μV

Intensity of Stim. / V

A m p l i t u d e / p e r c e n t o f m a x a m p l i t u d e

Intensity of Stim. / V

L a t e n c y / p e r c e n t o f m a x l a t e n c y

图4表明了N1、N2的振幅和潜伏期随刺激声强度变化的关系。可见CAP 的振幅先增加后减小并趋于稳定，而潜伏期基本不变。

本实验中我们测得刺激声强度为3V 时，N1、N2的振幅均取到最大值；N1、N2的潜伏期基本不随着刺激声强度变化。

CAP 的振幅随着刺激声强度的增加先增加后减小并趋于稳定，所以不具符合“全或无”规律。事实上，单个神经元的动作电位符合“全或无”规律，复合动作电位为多个神经元活动的总和电位，不符合“全或无”规律。

（5） 辨认N1和N2波峰，分别测定其振幅是多少

从图2、图3中可明确辨认出N1和N2的波形，测定其振幅如图5所示。

Fig 5

（6） 语音刺激下，观察耳蜗微音器电位现象 人对着豚鼠耳道孔大声说话，记录豚鼠耳蜗微音器电位，然后将所记录到的微音器电位信号再通过显示器和扬声器进行回放，比较是否与所说语音相同？

经实验，可从耳蜗微音器电位的回放中清晰辨识原语音信号。

（7） 深度麻醉下微音器电位和听神经动作电位观察

向动物腹腔注射过量的氨基甲酸乙酯（如再加初始剂量的一半或四分之三），将动物麻醉深度加深，观察深度麻醉下，微音器电位和听神经动作电位的变化。

按要求将老鼠深度麻醉后2min 内，我们发现微音器电位和听神经动作电位变化不大。但在2min 后，CAP 明显地减弱，逐渐变得平坦，7min 后基本消失。而微音器电位在2min 后虽然一直都存在，但是跟之前的幅度值（约150uV ）对比发现，幅度有了显著下降，约为30~40uV 。

Intensity of Stim. / V

A m p l i t u d e / μV

Intensity of Stim. / V

A m p l i t u d e / μV

Fig 6

图6所示为深度麻醉7min 后强度为3V 的刺激声刺激下的耳蜗电位。可见深度麻醉下CM 仍然存在，但幅度变小，而CAP 已经不明显了。这与CM 不受缺氧、麻醉等影响的事实相符。

六、 思考题

2. 耳蜗微音器电位和听神经动作电位的产生机制是什么？

微音器电位是多个毛细胞接受声音刺激时产生的感受器电位的复合表现，毛细胞电位变化极性与纤毛受力方向有关，声音振动引起毛细胞膜电位交替性变化，产生交流电性质的感受器电位，因此微音器电位的波动能同声波振动的幅度和频率一致。

听神经动作电位是耳蜗对声音刺激所产生的一系列反应中最后出现的电变化，具体是由毛细胞的电位变化引起与之相联系的听神经纤维发生动作电位，是耳蜗对声音刺激进行换能和编码的结果。根据引导方法的不同，可记录到听神经复合动作电位和单神经纤维动作电位。其波形因刺激声和记录部位而异。从圆窗记录、短声诱发的CAP 最为典型，是听觉研究的重要指标。一般可见2~3个负波（N1、N2、N3）。这些负波可能是神经纤维的动作电位同步化结果，电位的大小能反映被兴奋的神经纤维数目的多少。

Time/s

A m p l i t u d e / μV