损伤离体蟾蜍神经对腓肠肌生物电与收缩的影响.doc

损伤离体蟾蜍神经对腓肠肌生物电与收缩的影响
摘要：目的：研究损伤离体蟾蜍神经对腓肠肌生物电与收缩的影响。方法：借助微机生物信号采集系统，通过刺激损伤前后的离体蟾蜍坐骨神经来观察和记录神经、骨骼肌的生物电与肌肉收缩情况。结果：损伤前先产生神经干动作电位，再出现肌膜动作电位，最后发生肌肉收缩；损伤后只产生神经干动作电位，肌膜动作电位和骨骼肌收缩均不发生变化。所以呈现的图像是：损伤前，依次出现神经干AP、肌电、肌肉收缩的波形，损伤后，只出现神经干AP的波形。结论：损伤离体蟾蜍坐骨神经后，神经纤维兴奋传导的完整性被破坏，骨骼肌生物电和收缩反应均消失。
关键词：蟾蜍离体实验； 神经损伤； 生物电； 收缩
Abstract: Objective :to study the influence of the injury of sciatic nerve to the action potential of myolemma and the tension of muscle contraction .Methods: Geting help from microcomputer bio-signal collecting system，by stimulating damage before and after in vitro of the toad sciatic nerve to observe and record the nerve ,the bioelectric and muscle contraction of skeletal muscles .Results :Before the injury of sciatic nerve of toad ,the action potential amplitude of isolated sciatic nerves appears firstly ,the action potential of myolemma appears secondly and the tension of muscle contraction appears lastly .After the injury of isolated sciatic nerve of toad,the bioelectricity and contraction response of skeletal muscle disappear. So the image is presented by: before the damage, nerve stem in AP, muscle power, the waveform of muscle contraction, after injury, only a little of nerve trunk AP waveform .Conclusion :the injury of sciatic nerve makes the biolectricity and contraction response of skeletal muscle disappear.
Keywords: vitro experiment of toad; injury of nerve ; biolectricity ; contraction
引言：在各种动物组织中，以神经和肌肉细胞、某些腺细胞表现出较高的兴奋性，由此将神经、肌肉细胞和腺细胞及其相应的组织称为可兴奋细胞或可兴奋组织。细胞处于兴奋状态时，受到刺激的细胞膜部分，膜两侧出现了一个特殊形式的电变化——动作电位 [1]兴奋的运动神经通过局部电流将神经冲动传到至神经-骨骼肌接头，接头前膜释放神经递质乙酰胆碱，乙酰胆碱与接头后膜相应的M受体结合使后膜去极化至阈电位水平，后膜爆发动作电位，经过其兴奋-收缩偶联，引起肌肉收缩。本实验旨在探索损伤离体蟾蜍神经对骨骼肌生物电与收缩的影响，并简单探讨其原因。

材料与方法
1 实验材料
1.1 实验动物 蟾蜍，体重适宜，雌雄不限，浙江中医药大学动物实验中心提供
1.2 实验药品 任氏液
1.3 实验材料 外科手术基本器械，大剪刀，玻璃分针，锌铜弓，微调固定器，张力转换器，微机生物信号采集处理器系统
2 实验步骤
2.1 制备蟾蜍坐骨神经-腓肠肌标本
（1）毁脑和脊髓
取蟾蜍一只，用左手握住，以食指压其头部前端使其尽量前俯，右手持探针自枕骨大孔处垂直刺入，到达椎管，然后向前刺入颅腔，左右搅动充分捣毁脑组织。再将探针原路退出，刺向尾侧进入脊椎管，反复提插捣毁脊髓。此时蟾蜍呼吸运动消失，四肢松软，即其脑和脊髓已完全破坏，否则须按上法再行捣毁。
（2）剪除躯干上部及内脏
用大剪刀在颅骨后方剪断脊柱，左手握住蟾蜍后肢，用拇指压住骶骨，使蟾蜍头与内脏自然下垂，右手用大剪刀沿脊柱两侧剪除一切内脏及头胸部，留下后肢、骶骨、脊柱及紧贴于脊柱两侧的坐骨神经。剪除过程中注意勿损伤坐骨神经。
（3）剥皮
避开神经，左手握紧脊柱断端，右手握住其上的皮肤边缘，用力向下剥掉全部后肢的皮肤。
（4）分离两腿
避开坐骨神经，用大剪刀从背侧剪去骶骨，然后沿中线将脊柱剪成左右两半，再从耻骨联合中央剪开。将已分离的标本浸入盛有任氏液的培养皿中。
（5）游离坐骨神经
将腿标本腹面朝上放置。用玻璃分针沿脊柱旁游离坐骨神经。再将标本背面朝上放置，剪断坐骨神经的所有分支，并将神经一直游离至腘窝。
（6）完成坐骨神经腓肠肌标本
将上述坐骨神经腓肠肌标本在跟腱处穿线结扎后，于结扎处远端剪断跟腱。游离腓肠肌至膝关节处，然后从膝关节将小腿其余部分剪掉，分离并保留一段股骨。用经任氏液浸润后的锌铜弓触碰坐骨神经，观察腓肠肌的反应，以检查其兴奋性。
2.2 电刺激并观察
（1）启动生物信号采集处理系统，保持生物电通道、张力换能器的输出端与生物信号 采集处理系统的出入通道相连。
（2）将神经舒展于信号接收端与刺激端，股骨固定，连接肌腱的细线绑定于张力传感器上。
施加电刺激，观察神经生物电、骨骼肌生物电及收缩变化并记录。
2.3 损伤神经并观察
（1） 剪短坐骨神经（此时刺激电机接触的是与蟾蜍椎骨相连的神经部分）。
（2） 再次电刺激，观察神经生物电、骨骼肌生物电及收缩变化并记录。
3 实验结果
适宜强度电刺激离体蟾蜍坐骨神经，神经动作电位图形最早出现，其次腓肠肌动作电位图形出现，最后出现腓肠肌收缩曲线。详见图1

图1
损伤神经后再次施加电刺激，腓肠肌不收缩，神经动作电位图形出现，腓肠肌动作电位图形和腓肠肌收缩曲线均不出现。详见图2

图2
损伤离体蟾蜍坐骨神经对腓肠肌收缩的影响的原始数据记录
因素
神经干动作电位
有/否
骨骼肌复合动作电位
有/否
骨骼肌单收缩
有/否
单刺激离体蟾蜍坐骨神经
有
有
有
切断坐骨神经，单刺激离体蟾蜍坐骨神经的中枢端
有
无
无

4 讨论
4.1 实验结果产生的机理
（1） 损伤前，依次出现神经干AP、肌膜AP、肌肉收缩的波形，作为对照组，证明了兴奋传递的过程。当给神经一个强度超过阈值的刺激后，神经细胞就会产生AP。AP一旦在细胞膜上的某一点产生，就会沿着细胞膜向周围进行不衰减的传播，直到传遍整个细胞为止，这个过程称为动作电位的传导。在神经纤维上传导的AP称为神经冲动[3]。受到电刺激后，坐骨神经兴奋产生动作电位，通过局部电流将神经冲动传到至神经-骨骼肌接头，通过接头的化学传递，使骨骼肌终板上产生终板电位从而兴奋骨骼肌，再通过兴奋-收缩偶联使骨骼肌收缩。因此会出现三个波形的先后性,即先产生神经动作电位图形，后产生肌膜动作电位图形，最后出现腓肠肌收缩曲线。
（2） 神经纤维在实现传导功能时具有完整性、双向传导、非递减性和相对不疲劳性等特征[2]。神经冲动正常传导要求神经纤维结构和功能的完整。如果神经纤维受损伤、切断或者被冷冻、压迫、麻醉药等因素作用时均影响其传导功能[4]。所以剪断神经后，受到电刺激的坐骨神经产生动作电位，神经纤维没有了完整性，兴奋不能顺利传导。因此神经动作电位图形出现，而腓肠肌动作电位图形和腓肠肌收缩曲线均不出现。
5 结论
损伤神经后，神经纤维兴奋传导的完整性被破坏。再刺激坐骨神经，骨骼肌就不会随之产生肌膜AP，其生物电和收缩反应消失。
6 参考文献
[1]袁毅君，张 敏，马 纲. 生物电现象与神经细胞动作电位. 天水师范学院学报，2003,23（2）：52～55 
[2]陈国庆. 浅析神经冲动的产生和传导 科学教育 2012 3（18）：62-63
[3]张志雄.生理学.第2版.上海:上海科学技术出版社,2011,p23
[4]张志雄.生理学.第2版.上海:上海科学技术出版社,2011,p226

附加实验
1.改变电刺激强度对收缩张力（g）的影响
从0.1V的电刺激强度开始，以0.025V为固定增量，分别记录电刺激强度为0.250V、0.275V、0.300V、0.325V、0.350V、0.375V、0.400V时肌肉收缩张力的图形，见图3

图3
由图3可知，当电刺激强度小于0.250V时肌肉不发生收缩；当电刺激强度在0.250V-0.375V之间时，肌肉收缩张力与电刺激强度呈正相关；当电刺激强度大于0.375V时，肌肉收缩张力保持最大值12g不变。因此通过本实验可得电刺激强度低于0.250V为阈下值，0.250V为阈强度，

2.神经干动作电位传导速度
图5
由图5可知，所测得神经干动作电位传导速度为57.14m/s。但实际上神经干传导速度一般只有30m/s～40m/s，本实验结果可能是给神经淋任氏液较多导致。