实验2.6_神经冲动传导速度的测定

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二、实验原理简述神经干受到刺激产生动作电位后，这个动作电位会沿着神经纤维传导。

神经冲动在神经纤维上的传导速度v、传导时间t、动作电位在t时间内传导的距离s 满足下列关系：测定神经纤维上兴奋的传导速度时，在远离刺激点的不同距离处分别引导出动作电位，两引导点之间的距离为s1，在两引导点处分别引导出动作电位的时相差为t1，按上式计算其传导速度。

在实际测量蟾蜍坐骨神经上的神经冲动传导速度的时候，不使用刺激电极的电位进行计算，因为实际上无法准确测量刺激电极电位的发生时间。

动作电位在神经干上的传导具有一定的速度，不同类型的神经纤维传导速度各不相同，神经纤维愈粗，传导速度愈快。

两栖类的坐骨神经是混合神经，包含多种粗细不等的神经纤维，其直径约为3—29μm。

坐骨神经中以A类纤维为主，传导速度约为35—40m/s。

三、实验用品蟾蜍1只、两栖类常用手术器械（手术剪、手术镊、手术刀、金冠剪、解剖钳、眼科剪、眼科镊、肾形盘、毁髓针、玻璃分针）、蛙版、探针、锌铜弓、培养皿、污物缸、滴管、纱布、粗棉线、任氏液、RM6240B生理实验系统、BB-3G 神经标本屏蔽盒。

四、实验步骤简述1、制作蟾蜍的坐骨神经标本。

详见相应实验报告。

2、放置标本。

将标本放置于神经标本屏蔽盒的电极表面，先使神经干从中枢到外周的顺序放在刺激电极、地线、引导电极上，并使其和各电极接触良好。

3、连接实验设备。

RM6240B生理实验系统的刺激器输出与屏蔽肌槽刺激接线柱（C+，C-）相连。

屏蔽肌槽第一对引导电极（s1+，s1-）输入到RM6240B生理实验系统的输入通道1上，第二对引导电极（s2+，s2-）输入到RM6240B生理实验系统的输入通道2上。

4、设置参数。

放大器参数设置：采样频率40kHz，生物电信号，水平分辨率1ms/div左右，垂直分辨率2mV/div左右，时间常数为0.001s，滤波器截止频率1kHz。

刺激器选择：单刺激，同步触发，正电压刺激，波宽0.2ms，刺激强度1V。

5、得到时相差，计算传导速度本实验两对引导电极之间的距离为2cm，根据所测波形获取两神经冲动间的时相差t，由此计算神经干标本的冲动传导速度。

6、倒换神经干方向，按照上述步骤测量传导速度。

7、再倒换神经干方向，将刺激极性变为负刺激，按照上述步骤测量传导速度。

五、实验数据（一）正向放置—正电压刺激【波形和时相差】（横向每一大格表示2ms。

）【传导速度】【结果分析】1、相比35—40m/s的理论速度，15.38m/s显得较小。

导致这个的结果的因素可能有以下几个：（1）实验过程中对神经干的触碰可能对其造成了一定损伤，影响了它上面的神经冲动的传导；（2）神经干离体时间比较长，可能会影响它的活性，进而影响到神经冲动的传导；（3）神经干放置时不可能完全和电极垂直，实际距离大于2cm。

2、两个引导电极测得的信号，实际上是神经干的复合动作电位。

根据上面的图片可以明显发现：（1）对每个复合动作电位，都有如下特点：呈双相性、正相幅度较大。

双相复合电位的产生机制：（以通道1记录的波形为例）上图为本实验装置的简化图示。

坐骨神经的外表面与电极接触，故电压表测的显然是神经干外表面的电压值，未兴奋时为+，兴奋时为-。

电压表的示数在本实验中即是通道1记录的波形的纵坐标值。

a. 当兴奋区未到达s1-时，电压表示数为0。

b. 当兴奋区到达s1-时，电压表左侧为-，右侧为+，示数大于0。

c. 当兴奋区离开s1-但尚未到达s1+时，电压表示数为0。

d. 当兴奋区到达s1+时，电压表左侧为+，右侧为-，示数小于0。

e. 当兴奋区离开s1+时，电压表示数为0记录下电压表的示数与时间曲线，应大致如下图所示（仅仅是示意图）。

兴奋区通过s2-和s2+时也产生类似波形，记录在通道2中。

phaseV● 双相复合电位正相幅度较大的原因：主要原因是s1+和s1-之间的距离小于兴奋区的长度，兴奋区前端到达s1+时，末端尚未离开s1-，上图中的c 段不可能出现，b 、d 两段波形发生叠加。

应大致如下图所示（仅仅是示意图）。

（2）对比两个引导电极处记录到的动作电位，发现引导电极2处记录的波形幅值较小但是宽度较大。

● 对这个现象的解释是：神经干是由大量神经纤维组成的，不同神经纤维的传导速度都不相同，神经冲动传到s1时，动作电位在部分纤维内传得较快，先到s2，由传导速度较慢的纤维传递的同一冲动后到达s2，故引导电极2处的波形的波宽一般都大于引导电极1处的波宽。

由于神经纤维传导速度快慢的不同，导致同一冲动“错峰”到达s2，故从复合的波形看，s2处的波形的幅度较s1处的小。

（二）反向放置—正电压刺激 【波形和时相差】phaseV（横向每一大格表示2ms。

）【传导速度】【结果分析】1、传导速度和正向放置时相差不大，可见神经传导具有双向性，向两侧的传导速度基本一致。

2、引导电极1处的波形幅度比正向放置时此处的波形幅度小，而引导电极2处的波形幅度比正向放置时此处的波形幅度大，猜测可能和神经纤维的数量有关。

正向放置时，引导电极1处是靠近中枢处的神经，纤维数量较大。

换向后引导电极1处是靠近外周处的神经，纤维数量较少。

3、引导电极1处波形幅度依然大于引导电极2处的波形幅度。

原因应该和之前解释的一样，主要和冲动“错峰”到达引导电极2处有关。

但是考虑到引导电极2处的神经纤维数量较多，会使引导电极2处的波形幅度变大，看到的波形应该是这两个因素共同作用的结果。

从实验结果看，神经干反向放置时，引导电极1处波形幅度和引导电极2处的波形幅度之间的差别，不如正向放置时来的大，说明冲动“错峰”传导在这里是主要影响因素。

（三）正向放置—负电压刺激【波形和时相差】（横向每一大格表示2ms。

）【传导速度】【结果分析】测得的传导速度和使用正电压刺激时测得的速度相差不大，可见刺激电压的极性并不会对神经传导速度有很大的影响。

六、讨论1、刺激伪迹刺激伪迹是刺激电流通过导电介质扩散至引导电极形成的电位差信号。

本实验中刺激伪迹都比较大，可能的原因是：任氏液滴加过多，使刺激电流通过任氏液扩散（可能性并不是很大，因为实验时主要是以擦拭为主，并未大量滴加任氏液）；接地电极离引导电极比较近。

2、关于t如何取定的讨论本实验计算传导速度时取得t，是看两个通道的波形的峰值之间的时间差。

但是，神经干复合动作电位实际上是各个神经纤维上动作电位的叠加总和，峰值表示的是叠加后的冲动最强处，用峰值之间的时间差作为t计算出的v，可能并不能准确反映传导速度。

另一种求t的方法是看两个通道的波形的起点之间的时间差，指的是神经冲动最先到达两个电极的时间差，这样求出的v可能会更加准确。

但是本实验中，由于刺激伪迹的影响，很难确定波形的起点在哪里，所以还是用峰值之间的时间差作为t更加好一些。

七、思考题1、为什么实验中要求两对引导电极之间的距离越远越好？答：传导速率由给出。

根据不确定度计算公式有在s和t不确定度和以及时间测量值t确定情况下，尽量增大两电极之间的距离s，可以减小计算误差。

2、为什么第二对引导电极引出的动作电位幅度较小？答：神经干是由大量神经纤维组成的，不同神经纤维的传导速度都不相同，神经冲动传到s1时，动作电位在部分纤维内传得较快，先到s2，由传导速度较慢的纤维传递的同一冲动后到达s2，故引导电极2处的波形的波宽一般都大于引导电极1处的波宽。

由于神经纤维传导速度快慢的不同，导致同一冲动“错峰”到达s2，故从复合的波形看，s2处的波形的幅度较s1处的小。

另外，神经纤维的数量可能也会有影响。

八、参考文献1、宫琴、梁作清，生物医学工程综合训练（一）2、朱大年等，生理学. 北京：人民卫生出版社，20093、陆源、夏强，生理科学实验教程. 杭州：浙江大学出版社，2004。