CN110487996B - 神经干单-双相动作电位同时记录研究实验方法 - Google Patents

Abstract

一种神经干单‑双相动作电位同时记录研究实验方法，包括以下步骤：（1）、先制备离体的神经干，在神经干中间部位形成一个O形环，利用细线将神经干后半段和前半段的交叉节点绑扎，接着将O形环剪断；（2）、将神经干放入多电极神经标本盒，且所述神经干的交叉节点位于第二记录电极和第三记录电极之间；（3）、对第一刺激电极和第二刺激电极通电，记录下第一记录电极和第二记录电极之间的双相AP，并记录下第一记录电极和第三记录电极之间的单相AP；（4）、将步骤（3）得到的双相AP和单相AP进行分析比较。本发明可以精确地比较分析神经干在同样刺激条件下同样两点之间的双相AP和单相AP在同一时刻的异同和内在联系。

Description

神经干单-双相动作电位同时记录研究实验方法

技术领域

本发明属于生理实验研究的技术领域，尤其涉及一种神经干单-双相动作电位同时记录研究实验方法。

背景技术

神经干(nerve trunk)外被神经外膜，内含很多条神经纤维。神经纤维通过产生和传导动作电位实现信息的快速远距传导。神经干动作电位(action potentials, AP)是神经干内所含多条神经纤维产生动作电位传到神经干表面被记录下来的综合电信号(compound action potentials),是传统生理学实验教学和研究以及机能学实验教学和研究中的经典内容。

根据记录条件的不同,神经干动作电位可分神经干双相动作电位和神经干单相动作电位。一般认为，在神经干一端放置一对刺激电极S1、S2，在另一端放置一对记录电极a、b，中间是接地电极，静息时（即不给刺激信号时）a、b间记录不到电位差；当在神经干一端给予足够大的电刺激时，表现为负电位变化的动作电位由刺激端向记录端传导，当其传导到a电极时，a、b之间出现电位差，a负b正，此时可记录到上相波(方向向上)；当动作电位传至两电极之间时，a、b又处于等电位状态；动作电位进一步传导当到达b电极时，a、b之间又出现电位差，a正b负，此时可记录到下相波(方向向下)；然后记录又回到零位；如此获得的呈双相(双方向,先负后正,先上相后下相,先向上后向下)变化的电位波形就称为神经干双相动作电位（神经干双相AP）。当a、b之间的神经干被阻断或损伤，此时在神经干刺激端给予足够大的电刺激，动作电位只能传至a,而无法跨过阻断或损伤处传到b，因而b处的电位保持不变，这种情况下记录得到的电位波形一般认为呈单相(单方向,向上负波),在专业上称为神经干单相动作电位（神经干单相AP）。

为了比较同样的刺激条件下、神经干上同样的两个点(如a和b)的双相AP和单相AP两者的关系，人们必须测量该两个点的双相AP和单相AP。然而，现有所有实验指南给出的实验方法都表明，同一神经干两个点之间的双相AP和单相AP只能是先后记录而无法同时记录；这是因为记录双相AP时a和b两个点之间的神经干是完好的，而记录单相AP时a和b两个点之间的神经干是受损伤的，“完好”和“受损”的条件在理论上无法同时满足。所以，传统的方法是先测量两个点之间的双相AP，然后将两个点之间的神经干阻断（即机械损伤或麻醉），再测量两个点之间的单相AP，最后将得到的双相AP和单相AP进行比较分析。

但上述先后记录再比较的方法往往导致结果存在误差。这是因为，神经干的电位其实很微弱，任何细小的外部变化都可能严重影响结果分析。而上述方法中，由于两次先后测量的时间点不同，而神经干是离体的生物标本，其生物学性质会随着离体时间的延长而发生变化，特别是麻醉法中，药物的麻醉需要一定时间长度；而对于机械损伤法(如摄子夹伤或用线结扎)，由于机械损伤过程需要触动神经干，使得前后两次测量时，神经干与电极之间的接触点位置、接触程度等情况实际已经发生变化；对于麻醉法，滴液过程也不可避免地会扰动神经干，同样导致神经干与电极之间的接触点位置、接触程度等情况已经发生变化。由于上述问题的存在，导致无法精确地比较分析同一神经干在同样刺激条件下的双相AP和单相AP的特性，这也使人们对神经干动作电位产生很多认识上的误差。例如，在所有教科书中，人们一直均认为单相AP的波形为单方向波，只有向上的负波而无向下的正波,相关内容可参见《生理学原理》，2011 梅岩艾，王建军， 王世强主编. P35-36，高等教育出版社；《生理学百词解析》，崔庚寅编著，谷双振和管振龙主审，中国中医药出版社，北京，2005，P34-36；《动物生理学》，第3版，陈守良主编，2005，P29-31，北京大学出版社，等等。

同样地，由于现有实验方法无法精确地比较分析同样的两个点之间在同样刺激条件下的双相AP和单相AP的特性，因此现有相关书籍中给出的神经干双相AP和单相AP的波形的峰值均是等高的，相关内容可参见《生理学百词解析》 ，崔庚寅编著，谷双振和管振龙主审，中国中医药出版社，北京，2005，P34-36 ；《动物生理学》，第3版，陈守良主编，2005，P29-31，北京大学出版社；《实验生理科学》，王庭槐，杨惠玲，汪雪兰主编，2014，P138-139，高等教育出版社；《机能实验学（双语教材）》，谢可鸣，王国卿，蒋星红，盛瑞等主编，2014，P113-114， 高等教育出版社；《医学机能学实验教程》，第4版，胡还忠，牟阳灵等主编，2016，P101，科学出版社；等等。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种神经干单-双相动作电位同时记录研究实验方法，它可以精确地比较分析神经干在同样刺激条件下同样两点之间的双相AP和单相AP在同一时刻的异同和内在联系。

其目的可以按以下方案实现：一种神经干单-双相动作电位同时记录研究实验方法，包括以下步骤：

（1）、先制备离体的神经干，之后将神经干的中间部位弯曲，使神经干前半段和后半段交叉,并在神经干中间部位形成一个O形环，利用细线将神经干后半段和前半段的交叉节点绑扎，使交叉节点处的两神经干部位的神经外膜保持接触，接着将O形环剪断；

（2）、将步骤（1）得到的神经干放入多电极神经标本盒，所采用的多电极神经标本盒包括有两个刺激电极、一个接地电极和至少三个记录电极，两个刺激电极分别称为第一刺激电极、第二刺激电极，三个记录电极分别称为第一记录电极、第二记录电极、第三记录电极，第一刺激电极、第二刺激电极、接地电极、第一记录电极、第二记录电极、第三记录电极依次排列布置，所述神经干放置在第一刺激电极、第二刺激电极、接地电极、第一记录电极、第二记录电极、第三记录电极上，且所述神经干的交叉节点位于第二记录电极和第三记录电极之间；

（3）、对第一刺激电极和第二刺激电极通电，施加刺激 ，神经干产生动作电位并向记录电极传导，记录下第一记录电极和第二记录电极之间的双相AP，并记录下第一记录电极和第三记录电极之间的单相AP；

（4）、将步骤（3）得到的双相AP和单相AP进行分析比较。

为了以下讨论方便，将神经干与第一记录电极接触的部位称为第一接触点，将神经干与第二记录电极接触的部位称为第二接触点，将神经干与第三记录电极接触的部位称为第三接触点；将第一接触点与第二接触点之间的神经干称为第一区间段，将第二接触点与第三接触点之间的神经干称为第二区间段。

本发明具有以下优点和效果：

本发明的方法使交叉节点处两侧的神经干中的所有纤维在生物学上（或功能上）完全分开，彻底阻断结两侧间的神经干动作电位的传导，但交叉节点处两侧的神经干外膜仍然保持接触，表面的电解质溶液具有导电性，可保证在没有动作电位产生时，交叉节点处两侧的电位是相等的。在有动作电位产生时，第一接触点和第二接触点的电位会随着动作电位的传导而产生变化，但第三接触点的电位一直保持稳定，不会产生动作电位。由于第一接触点和第二接触点之间的神经干没有剪断，因而实验中获得的第一记录电极与第二记录电极之间的电位（即第一接触点与第二接触点之间的电位）为双相AP；而由于第一接触点和第三接触点之间的神经干已被剪断，因而实验中获得的第一记录电极与第三记录电极的电位（即第一接触点与第三接触点之间的电位）为单相AP；另一方面，实验中虽然不能直接获得第一记录电极与第二记录电极之间的单相AP，但是，上述实验过程中，假定将剪断点改在位于第一区间段，则第二接触点和第三接触点将同样处于稳定的静息状态（即参考电位相等），所以剪断点位于第一区间段得到的第一接触点与第二接触点之间的单向AP其实就相当于剪断点位于第一区间段得到的第一接触点与第三接触点之间的单向AP，而剪断点位于第一区间段得到的第一接触点与第三接触点之间的单向AP其实也等于剪断点位于第二区间段得到第一接触点与第三接触点之间的单向AP，综合起来可知，剪断点位于第二区间段得到的第一接触点与第三接触点之间的单向AP（即实验中直接获得的单向AP）其实就相当于剪断点位于第一区间段得到的第一接触点与第二接触点之间的单向AP。因此，本发明既能直接而精确地记录第一接触点与第二接触点之间的双向AP，又能间接而精确地获知同一时间、同样刺激条件下的第一接触点与第二接触点之间的单向AP；因此，利用上述两种数据进行比较分析得到的结果将更能准确反映出神经干在同样刺激条件下产生的单向AP和双向AP之间的异同和内在联系。

由于上述原因，本发明的实验研究方法能够更清楚、更准确地揭示神经干单-双相AP的异同和内在联系，揭示神经干AP的本质，并且实践中经过多次实验也清楚地显示出以下规律和结论：1、神经干单相AP的波形不是单方向波，而是与双相AP类似的双方向波；2、正常情况下神经干单相AP的向上负波峰值明显高于双相AP的向上负波峰值。上述结论经过多次实验，无一例外地得到证实，颠覆了人们对于神经干AP的错误认识。

附图说明

图1是本发明选用的神经干在弯曲之前的形态示意图。

图2是图1所示的神经干在弯曲之后的形态示意图。

图3是图2所示的神经干在进行绑扎之后的形态示意图。

图4是图3所示的神经干在剪断之后的形态示意图。

图5是图4所示的神经干放置在多电极神经标本盒的各个电极上的示意图。

具体实施方式

一种神经干单-双相动作电位同时记录研究实验方法，包括以下步骤：

（1）、先制备离体的神经干1（如图1所示），之后将神经干1的中间部位弯曲,也就是将神经干1的后半段12相对于前半段11弯曲约360度，使神经干前半段11和神经干后半段交叉,并在神经干1的中间部位形成一个O形环10（如图2所示），利用细线2将神经干后半段12和神经干前半段11的交叉节点紧致绑扎，使交叉节点处的两神经干部位（神经干前半段11和神经干后半段12）的神经外膜保持紧密接触（如图3所示），接着将O形环剪断（如图4所示）；

（2）、将步骤（1）得到的神经干1放入多电极神经标本盒，所采用的多电极神经标本盒包括有两个刺激电极、一个接地电极和三个记录电极，两个刺激电极分别称为第一刺激电极31、第二刺激电极32，三个记录电极分别称为第一记录电极41、第二记录电极42、第三记录电极43，第一刺激电极31、第二刺激电极32、接地电极E、第一记录电41极、第二记录电极42、第三记录电极43依次排列布置，所述神经干1放置在第一刺激电极31、第二刺激电极32、接地电极E、第一记录电极41、第二记录电极42、第三记录电极43上，且所述神经干的交叉节点(结扎点)位于第二记录电极42和第三记录电极43之间，如图5所示；

（3）、对第一刺激电极31和第二刺激电极32通电，施加2 V刺激信号，神经干产生动作电位并向记录电极传导，记录下第一记录电极41和第二记录电极42之间的双相AP，同时记录下第一记录电极41和第三记录电极43之间的单相AP；

（4）、将步骤（3）得到的双相AP和单相AP进行分析比较。

Claims (1)

1.一种神经干单-双相动作电位同时记录研究实验方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）、先制备离体的神经干，之后将神经干的中间部位弯曲，使神经干前半段和后半段交叉,并在神经干中间部位形成一个O形环，利用细线将神经干后半段和前半段的交叉节点绑扎，使交叉节点处的两神经干部位的神经外膜保持接触，接着将O形环剪断；

（2）、将步骤（1）得到的神经干放入多电极神经标本盒，所采用的多电极神经标本盒包括有两个刺激电极、一个接地电极和至少三个记录电极，两个刺激电极分别称为第一刺激电极、第二刺激电极，三个记录电极分别称为第一记录电极、第二记录电极、第三记录电极，第一刺激电极、第二刺激电极、接地电极、第一记录电极、第二记录电极、第三记录电极依次排列布置，所述神经干放置在第一刺激电极、第二刺激电极、接地电极、第一记录电极、第二记录电极、第三记录电极上，且所述神经干的交叉节点位于第二记录电极和第三记录电极之间；

（3）、对第一刺激电极和第二刺激电极通电，施加刺激 ，神经干产生动作电位并向记录电极传导，记录下第一记录电极和第二记录电极之间的双相AP，并记录下第一记录电极和第三记录电极之间的单相AP；

（4）、将步骤（3）得到的双相AP和单相AP进行分析比较。

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