(一)神经冲动传导速度的测定
【原理】神经干受到有效刺激发生兴奋后,产生的动作电位将以一定的速度沿神经传导。对不同的神经纤维,其传导兴奋的速度也不同,一般来说直径大、有髓的神经纤维比直径小、无髓的神经纤维传导速度快。蛙类的坐骨神经干属于混合型神经,其中直径最粗的有髓神经为A类纤维,正常室温下的传导速度约为35~40m/s。
测定神经纤维兴奋的传导速度v时,在远离刺激点的不同距离处分别用两组引导电极引导动作电位,测出两引导点之间的距离m和分别引导出的动作电位的时相差s,根据v = m / s即可计算出其传导速度。
图1:神经干兴奋传导速度的测定
用尺子测量搭在前后两组引导电极之间的神经干长度m约为12mm,又由图6可测
量得两个动作电位起始点的时间间隔s为0.40ms,故由公式v = m / s可计算实验用的神经干标本的兴奋传导速度约为:v = m / s = 12 / 0.40 = 30 mm/ms = 30 m/s。 【结果讨论】
实验测得搭在两组引导电极之间的神经干长度m约为12mm,两个动作电位起始点的时间间隔s为0.40ms,由公式v = m / s计算得实验用的蛙坐骨神经干标本的兴奋传导速度约为30m/s,比理论值35-40m/s稍稍偏低。估计计算结果比理论值偏低可能与剥制标本过程中的对神经干的损伤有关,也可能是仪器和信息处理系统的误差所致,
另外在各数据测量中人眼读数也不可避免的存在误差。
(三) 神经干不应期的测定
神经纤维的主要功能是传导兴奋,即传导动作电位,而神经冲动是指延神经纤维传导的兴奋或动作电位。神经细胞的电现象是生理学研究的重点之一,也是生理学学习的难点。本次实验的动物材料为青蛙,我组所取的为两只雄性蛙,体重均为70g,体型较小。进行实验前先用双毁髓法处死青蛙,剥制坐骨神经干标本,置于盛有任氏液的培养皿中备用。神经在一次兴奋的过程中,其兴奋性也发生周期性变化,依次包括了绝对不应期、相对不应期、超常期和低常期4个阶段。先给神经施加一个条件刺激引起兴奋,再在前一兴奋的不同时相给以一个测试性刺激,观察比较两个动作电位的间隔和幅值变化。
设置刺激间隔从20ms开始逐步减小,连续记录波形的变化。
图2:神经干兴奋不应期的测定
由图5所记录的曲线图像可见,当施加的两个刺激间隔在17ms的时候,前后引导
出的两个动作电位幅度有差别,后一个动作电位明显比前者幅度低,说明这时施加的第二个刺激已经落在了第一个刺激的相对不应期内(实际上当刺激间隔为20ms时两个动作电位的幅度已经出现差异);刺激间隔进一步缩短时,第一个动作电位无明显变化,而第二个动作电位随刺激间隔的缩短而幅值不断变小;当两个刺激的间隔缩短至2ms时,在曲线上已经观察不到第二个刺激的动作电位,说明此时第二个刺激刚好进入了
第一个刺激的绝对不应期。
由曲线的分析可知,所用神经干标本的相对不应期应大于20ms,由于测量仪器所限未能测到其准确值(采集系统允许的刺激间隔最大即为20ms),而其绝对不应期约为2ms。 【结果讨论】
本次实验中当设置两个刺激的间隔为20ms时,得到的后一个动作电位已经比前一个动作电位低,说明这时的第二个刺激已经落在了第一个刺激的不应期内。由于实验条件限制不能将刺激间隔调至大于20ms的范围,因此未能测出实验用的蛙坐骨神经干标本的相对不应期较准确的数值,只能判断其相对不应期应大于20ms。
当刺激间隔缩小至2ms时,后一个动作电位几乎完全消失而观察不到,可以认为此时的第二个刺激已经落在了第一个刺激的绝对不应期内,测得蛙坐骨神经干标本的绝对不应期约为2ms。
不应期的长短对生物体有着重要的意义,不同的可兴奋组织(细胞)的不应期长短是不尽相同的。神经细胞的不应期一般较短,这是为了能较快地接受外界刺激信号和传导信息,以使机体及时做出反应;而心肌细胞的不应期较长,这是为了使心肌在每一次收缩后有足够的舒张休息的时间,防止心肌过度紧张疲劳甚至出现强直收缩现象而危及机体。 【思考题】
1.如果在实验中发现采样窗中两个动作电位相距太近以致兴奋传导速度的测定有困难时,应采取何种措施?
2.如果单用一对记录电极能否测出神经干动作电位的传导速度?为什么?
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