引导电极间距对蟾蜍坐骨神经干动作电位幅度的影响

王莉敏

辽宁抚顺矿务局卫生学校 抚顺 113008

由于蟾蜍坐骨神经干动作电位的幅度研究是一个非常经典的实验，根据传统的实验教学模式研究，通常会采用验证法让学生们按部就班地完成实验，以便于提高学生在学习过程中的自学和探索实践能力［1］。然而，学生动手能力太差，根本不能从实践中获取相应的实验结果，其次，学生自主学习欠缺，这样很难培育一批高素质的符合社会要求的应用型人才。另外，实验过程中对于引导和刺激的方式不同，直接会造成实验结果不理想，甚至可能会导致实验验证失败，因此，在研究刺激电极、引导电极以及地线之间的位置和电极之间的距离对于坐骨神经干动作的电位造成影响。目前，教育制度正在将学生推向自主研究性学习，促使学生从研究的角度出发，将实验课程中学到的东西运用到研究性的学习中去，以实践为基础始终坚持理论指导实践，实践践行理论［2］。本文将引导电极间距对蟾蜍坐骨神经干动作电位幅度的影响进行分析，具体如下。

1 资料与方法

1．1 一般资料 实验仪器：RM6240生物信号处理和采集仪（厂商：成都医疗科技有限公司），实验中还包括神经标本屏蔽盒。试剂：任氏液（按照SOP 标准进行配置）。蟾蜍25只，体质量48．2～76．9g，平均（62．8±11．5）g。

1．2 实验方法

1．2．1 标本制备：制作蟾蜍标本时，取蟾蜍用自来水冲洗干净，然后破坏其脑脊髓，左手握住蟾蜍，用食指压住蟾蜍的头部前端，右手用探针从枕骨垂直刺入，将探针刺入颅腔，然后左右搅动捣毁脑组织，蟾蜍脑髓遭破坏后将探针取回放置原处，蟾蜍脑髓全部被破坏的标准是四肢松软、呼吸消失。然后用剪刀剪掉蟾蜍躯干上部和内脏，主要操作是在蟾蜍骶髂关节水平0．5～1．0cm 位置横断脊柱，然后用左手握住蟾蜍后肢，用拇指骶骨使得蟾蜍前肢与头部自然下垂，接着使用剪刀剪除蟾蜍的内脏和头部，注意不要伤到坐骨神经。将制作的标本蟾蜍剥皮，从肛门周围的皮肤开始，从上向下剥掉全部后肢的皮肤，然后将标本放在盛有任氏液的培养皿中。洗干净手和器械之后将蟾蜍的两腿分开，将蟾蜍的下肢标本背部置于蛙板上，在蟾蜍的两侧坐骨神经进行穿线，尽量靠近脊柱结扎，要注意此处为腰骶丛，以结扎线作为支持线轻轻提起脊柱神经，并顺着行走的方向剪走分支，将神经搭在大腿肌肉上。沿着游离神经剪除分支，接着剪开掴窝处的深筋膜，再游离神经直到足部，最后对标本进行清理，使用任氏液浸泡，当其兴奋性稳定之后开始实验。

1．2．2 实验方法：固定神经标本屏蔽盒的各个电极间距离，S1和S2之间的距离为5mm，而S2距离地面约10mm，R1-与地线和R1＋之间的初始距离均为5mm，将标本安装到屏蔽盒内，然后打开神经干动作实验平台，实验过程中可以调节各个实验参数，完成电极间距的变化。按照设定的电极间距的变化数据进行实验，R1-与R1＋之间的电极距离变化为5mm、10mm、15mm、20mm、30mm、35mm、40mm 时，使用最适合刺激强度对神经干进行刺激，实验过程中完成对电位的波幅和波形进行数据测定和记录。

1．3 统计学方法 使用SPSS 18．0软件进行统计学分析，计量资料使用±s表示，计量资料比较采用t检验，计数资料比较采用χ2检验，P＜0．05差异有统计学意义。

2 结果

经过本次实验，对每个间距的引导电极负相波和正相波的电位变化进行观察，负相波的波幅较正相波波幅大，波幅差异有统计学意义（P＜0．05）。实验过程中将引导电极从5 mm 调节到10mm 时，则负相波的振幅显著提高，而引导电极的间距从5mm 增加到20mm 时可以显著提高正相波波幅，差异有统计学意义（P＜0．05）。见表1。

表1 负相波与正相波波幅比较 （±s）

表1 负相波与正相波波幅比较 （±s）

电极间距（mm）干动作电位幅度负相波幅（mV）干动作电位幅度正相波幅（mV）5 2．78±1．18＊1．39±0．63 10 4．38±18．2＊ 2．26±0．88△15 5．32±1．98＊ 2．68±0．92 20 5．66±2．12＊ 2．92±0．95△25 5．78±2．23＊ 2．94±0．86 30 5．89±2．44＊ 2．76±0．86 35 5．83±2．23＊ 2．52±0．85 40 5．98±2．33＊2．12±0．69

3 讨论

当神经纤维受到刺激后会产生动作电位，而动作电位的产生和恢复都需要一定的时间，波幅在传播过程中会伴随神经干的兴奋进行传播（图1为兴奋区域的电位变化），其中ab段表示复极化区域，bc段则表示去极化区域，而b点则是动作电位最大点，而双相动作电位所产生的波形是通过R1-和R1＋产生的电位差所致［3-5］。从本实验来看，R1-和R1＋不存在电位差时，波形基本上处于水平状态。R1-的电位差较R2＋的电位差低，此时的波形方向向上，称负相波，此时电流的方向与兴奋传播的方向相反；如果电流的方向与兴奋传播的方向相同，且波形的方向向下则称正相波。双相电位波的波幅是由R1-与R1＋之间的最大电位差决定的。

图1 兴奋区域的电位变化

当引导电极间距在5～10mm 时，此时负相波幅与电极的间距呈正比例关系，而电极间距在5～20 mm 时，则正相波的波幅与电极间距呈现正比例关系。如果引导电极的间距超出范围，那么负相波与正相波的波幅大小不再满足正比例关系［6］。从神经干兴奋区域的电位变化可以看出来，要满足负相波的波幅达到最大，必要条件是引导距离达到兴奋区域的b点，到达引导电极R1-时，引导的电极R1-与R1＋之间的距离要不小于兴奋区域的bc段长度。同样，正相波波幅要达到最大，条件是兴奋区域的b点到达引导电极R1＋，引导电极R1＋与R1-之间的距离也不能小于ab段的长度。由于极化的时间要比复极化所用的时间长，因此，达到极化区域的时间要较复极化的时间长，即当双动作电位负相波波幅达到最大值，所需要的引导电极间的距离较正相波更短。

理论上讲，当引导电极之间的距离较复极化区域的长度大或相等时，其负相波与正相波的波幅可以达到最大且相等，但根据本实验，每个间距的电极引导双相动作电位中，负相波波幅均大于正相波的波幅，及时增大引导电极距离，且将距离拉大至20mm 时，负相波和正相波的波幅都达到最大，因此，除引导电极之间的间距外，还存在其他的原因造成双相动作电位波幅变化［7］，如在神经干的解剖生理特点以及引导电极接触神经纤维数量的因素等，针对这些因素曾经有人尝试在神经干外周端刺激，而中枢端则负责引导或分离单根神经纤维，但只因为改变了实验室的限制或单一因素等，致使无法引导出负相波和正相波波幅相等的动作电位［8-9］。

在刺激电极和引导电极以及地线距离时，由于存在动作电位的影响，当刺激的引导电极和刺激电极在地线的两侧时，地线对刺激信号基本过滤，可引导出神经干动作电位，但其刺激的伪迹较少，当刺激的电极、引导的电极位于地线的同侧时，地线则会失去滤波作用，此时刺激的伪迹非常大时，可达到伏特级，而此时神经干动作电位则会被淹没，不能有效引导出神经动作电位。由于地线在实验过程中具有滤除刺激信号和滤除干扰等双重作用，刺激伪迹的大小、神经干与地线的接触呈现接触电阻正比例。当地线远离刺激电极时，而靠近引导电极时，所造成的神经干动作电位会呈现干扰动作电位，但此时干扰的效果很小，引导的神经干动作电位的干扰却较大。

实验过程中改变2个刺激电极距离，当距离＜1cm 时，改变2个引导电极的距离，引导出的神经干动作电位的波形较标准，即所说的双相动作电位的正相电波较大，此时波宽较窄，而负向波幅较小，同时波宽较宽。如果2个刺激电极之间的距离＞1cm，那么引导出的神经干动作电位波形将会出现改变，即出现重波或二次波形。如若改变2个引导电极之间的距离，随着引导电极之间的距离增大对于神经干双相动作电位的正相波波幅的影响不会很明显，但却可以明显影响负相波的波幅，此时负相波的波幅会不断变大；而随着2个刺激电极之间的距离增大，对于双相动作电位负相波波宽的影响较小，但对于正相波的波宽影响较大，此时的正相波波宽会随着刺激电极之间的距离增大而逐渐增大。造成此种改变的原因主要是由于改变引导神经双相动作电位的过程中，2个引导电极作为相互参考的电极，而在引导动作电位的正相波时，所出现的参考电极是去极化的过程，此过程的时间较短，但对于引导电极的复极化过程所产生的影响较长，但引导动作电位负向波时，会使引导的电极出现复极化过程不会受到电极复极化过程的影响。

从研究结果来看，对每个间距的引导电极负相波和正相波的电位变化进行观察，负相波的波幅较正相波波幅大，其波幅差异有统计学意义（P＜0．05）。实验过程中将引导电极从5mm 调节到10mm 时，则负相波的振幅显著提高，而引导电极的间距从5mm 增加到20mm 时可显著提高正相波波幅，此2个间距之间波幅也存在显著性差异（P＜0．05），因此，在一定间距内增加引导电极的间距，双相动作电位负相波与正相波均会出现波幅升高，电极之间间距比负相波大，其中正相波波幅达到最大［10］。

［1］薛娣．机能学实验中对坐骨神经动作电位引导方法的改进应用［J］．医学理论与实践，2011，24（14）：1 627-1 628．

［2］梁俊晖．引导电极间距对蟾蜍坐骨神经干动作电位时程的影响［J］．四川生理科学杂志，2010，32（3）：103-104．

［3］赵以亮，王敏，艾洪滨．茶对蟾蜍坐骨神经电生理特性的影响［J］．茶叶科学，2010，30（6）：465-469．

［4］向德标，伍松柏．夹竹桃叶对蟾蜍离体坐骨神经干动作电位的影响［J］．中国农学通报，2011，27（7）：348-351．

［5］Zhang XH，Chen JJ．The mechanism of astragaloside Ⅳpromoting sciatic nerve regeneration［J］．Neural Regeneration Research，2013，8（24）：2 256-2 265．

［6］Li DH，Wang CH．Human amnion tissue injected with human umbilical cord mesenchymal stem cells repairs damaged sciatic nerves in rats［J］．Neural Regeneration Research，2012，7（23）：1 771-1 778．

［7］He X，Wang XF，Zhao J．Fascial pedicle artificial nerve tissue compared with silicone tube bridging to repair sciatic nerve defects in rats［J］．Neural Regeneration Research，2010，5（5）：348-352．

［8］熊铁根，刘萍，王晓．动作电位波形不同的两种大鼠斜方体内侧核主细胞的电生理特性［J］．数理医药学杂志，2010，23（2）：141-146．

［9］翟心慧，吴清华，王志华．酒精对蟾蜍离体坐骨神经干动作电位的影响［J］．新乡学院学报（自然科学版），2011，28（5）：112-113．

［10］李润花．不同因素对蟾蜍坐骨神经干动作电位的影响［J］．太原师范学院学报（自然科学版），2010，9（4）：143-147．