Factores que afectan la velocidad de conducción del potencial de acción del tronco nervioso

1. Requisitos del propósito

1. Observar la forma de onda básica del potencial de acción compuesto del tronco del nervio ciático del sapo y comprender sus principios básicos.

2.Comprender los métodos y principios de medición in vitro de la velocidad de conducción del impulso nervioso en troncos nerviosos de sapo.

3. Observe los efectos de la temperatura (37 ℃), 3 KCl, 5 cloruro de sodio y 2 procaína sobre la velocidad de conducción del impulso del nervio ciático del sapo aislado.

2. Principios básicos: Los troncos nerviosos pueden generar potenciales de acción compuestos después de ser estimulados eficazmente, lo que indica que los nervios se encuentran en un estado excitado. Los potenciales de acción bifásicos se pueden registrar si se aplica un estímulo a un extremo de un tronco nervioso aislado y la excitación se dirige desde el otro extremo. Si el tronco nervioso entre los dos electrodos está anestesiado o dañado, bloqueando la conducción de la excitación, el potencial de acción registrado será un potencial de acción monofásico. Los potenciales de acción de las células nerviosas individuales ocurren en forma de todo o nada, mientras que la amplitud de los potenciales de acción compuestos del tronco nervioso aumenta al aumentar la intensidad del estímulo a una cierta intensidad de estímulo. Si el potencial de acción del tronco nervioso aislado se guía a diferentes distancias del punto de estimulación principal, la distancia entre los dos puntos de guía es m y la diferencia de tiempo entre los potenciales de acción guiados por los dos puntos de guía es s, entonces la conducción La velocidad de excitación se puede calcular según la fórmula v = m/s, la aparición y conducción de la excitación nerviosa dependen del flujo de Na a la membrana celular. Su indicador objetivo es el potencial de acción que se genera cuando se excitan los nervios. Los anestésicos locales como la procaína pueden bloquear la entrada de iones de sodio, contrarrestando así la aparición de impulsos nerviosos y la ralentización de la velocidad de conducción. El potencial de reposo de las fibras nerviosas está cerca del potencial de equilibrio de los iones K, por lo que un aumento en la concentración de iones K en el líquido extracelular puede reducir la diferencia de concentración entre el interior y el exterior de la membrana celular, reducir el potencial de equilibrio de los iones K, y despolarizar la membrana. Sobre esta base, debido a la inhibición de los canales iónicos de Na, la velocidad de conducción del tronco nervioso se reduce; cuando se debilita la entrada de iones de sodio extracelulares, la velocidad de conducción del tronco nervioso también puede disminuir;

Tres. Materiales, equipos y medicamentos

1. Material: nervio ciático del sapo

2. Equipo: tijeras, pinzas, aguja trituradora de médula, microagujas de vidrio, hilo de algodón grueso, incubadora, PC, señal Sistema de recolección y procesamiento, estimulador electrónico, caja de protección nerviosa,

3 Fármacos: Solución de Ringer, 3KCl, 5 cloruro de sodio y 2 procaína. Cuatro. Procedimientos experimentales.

1. Preparación de la muestra del tronco del nervio ciático del sapo. Después de destruir la doble médula, se acorta la columna con tijeras gruesas en lugares difíciles y se arrancan la piel y los órganos internos. Tome parte de las muestras de columna y extremidades posteriores, enjuáguelas con solución de Ren y colóquelas en el tablero de anatomía infantil. En el punto donde el nervio sale de la columna, use un hilo de algodón grueso para ligar un lado del nervio ciático y corte el nervio entre el punto de ligadura y la columna. Luego levante suavemente la línea de ligadura, use tijeras para tejidos para cortar los músculos alrededor del nervio ciático hasta la articulación de la rodilla en la dirección del nervio ciático y corte el nervio ciático y los músculos aquí. Si el sapo es pequeño, debes continuar separando los nervios tibial y peroneo y los tejidos circundantes de otros tejidos a lo largo de la articulación de la rodilla, cortando en la articulación expuesta. Coloque el nervio ciático con parte del músculo en una placa de Petri que contenga una pequeña cantidad de solución de Ren. Utilice unas pinzas para sujetar los músculos alrededor del nervio con una mano y tire suavemente de la ligadura con la otra para separar el nervio del músculo. . Luego use tijeras para cortar las ramas largas y ate el extremo exterior del nervio con hilo de algodón grueso. De esta forma la muestra del nervio ciático estará lista. La conexión del dispositivo experimental conecta la caja de protección neuronal al sistema de procesamiento y adquisición de señales, y el cable de tierra de la caja de protección está en buen contacto.

Funcionamiento del instrumento y configuración de parámetros experimentales

(1) Configuración del instrumento. La "Ventana de Adquisición" debe configurarse en los canales 2 y 4. Se utilizan dos pares de electrodos guía para guiar simultáneamente los patrones de potencial de acción debajo de los dos pares de electrodos guía, y la distancia entre los dos pares de electrodos guía es lo más grande posible. El par (R3 y R4) cercano al extremo de estimulación se introduce en el canal 2 del sistema de adquisición de señales fisiológicas, y el par (R5 y R6) en el extremo de estimulación principal se introduce en el canal 4 del sistema de adquisición de señales fisiológicas.

(2) Mida la diferencia de tiempo del potencial de acción entre los dos pares de electrodos de plomo. Utilice el mouse para hacer clic en "Inicio" y luego haga clic en "Estimulación". En este momento, el canal 2 de la ventana de visualización muestra el patrón de potencial de acción guiado por el primer par de electrodos guía, y el canal 4 muestra el patrón de potencial de acción guiado por el segundo par de electrodos guía.

Ajuste la gráfica del potencial de acción en la ventana de visualización del experimento. Debido a que el segundo par de electrodos está más alejado del sitio de estimulación, el patrón de potencial de acción en el canal 4 aparece más tarde. Haga clic en "Observar" en la "Barra de herramientas de acceso directo" varias veces, arrastre el mouse para medir los puntos de inicio de los dos potenciales de acción del canal 2 y el canal 4, es decir, mida la diferencia de tiempo (ms) entre los dos potenciales de acción.

(3) Mida la longitud de los troncos nerviosos de los dos pares de electrodos guía. Mida la distancia al electrodo guía con precisión milimétrica para determinar la longitud del tronco nervioso.

(4) Según la fórmula V=S/t, calcule la velocidad de conducción de excitación (m/s) del tronco nervioso del sapo, es decir, la velocidad de conducción del impulso del tronco nervioso ciático del sapo sin cualquier tratamiento (temperatura ambiente).

4. Saque el nervio ciático, colóquelo en una placa de Petri que contenga solución de Ren a 37 °C (10 ml), mantenga la temperatura constante durante 10-15 minutos y mida la velocidad de conducción nerviosa de acuerdo con lo anterior. método.

5. Saque el tronco del nervio ciático, colóquelo en la solución de Renzi a temperatura ambiente durante 2-3 minutos, luego agregue 2-3 gotas de solución 3KCl y mida la velocidad de conducción del nervio ciático en el mismo. forma.

6. Saque el tronco del nervio ciático y colóquelo en la solución de Renzi a temperatura ambiente durante 2-3 minutos, luego agregue 2-3 gotas de solución de 5NaCl y mida la velocidad de conducción del nervio ciático en el mismo. forma.

7. Saque el tronco del nervio ciático y colóquelo en la solución de Wren a temperatura ambiente durante 2-3 minutos, luego agregue 3-4 gotas de solución de 2 procaína y mida la velocidad de conducción del nervio ciático en el de la misma manera.

8. Imprime datos experimentales y organiza el escritorio experimental.

Verbo (abreviatura del verbo) Resultados experimentales esperados y temperatura de análisis (37 ℃) Determinación de la velocidad de conducción del impulso del nervio ciático del sapo aislado

Medición de la velocidad de conducción del impulso del nervio ciático del sapo aislado usando 5NaCl

Utilice 3KCl para medir la velocidad de conducción del impulso del nervio ciático del sapo aislado

2 Determinación de la velocidad de conducción del impulso del nervio ciático del sapo aislado con procaína

Análisis

1 es beneficioso para la conducción de los impulsos nerviosos cuando la temperatura sube a 37°C. Las temperaturas más altas pueden aumentar la conductancia del Na, acelerando así el proceso de despolarización. Cuando la temperatura aumenta 10°C (es decir, la temperatura aumenta de 25°C a 37°C), la velocidad de conducción aumenta aproximadamente 5 (es decir, aumenta aproximadamente 0,1 m/s), lo cual es casi lineal. El nervio ciático del sapo tiene una tolerancia limitada a las altas y bajas temperaturas. Cuando la temperatura ambiente es de 0 ℃ y 100 ℃, no hay potencial de acción y la conductividad es cero. Sin embargo, es necesario investigar más a fondo si la razón específica se ve afectada por la temperatura.

La solución hipertónica de cloruro de sodio reduce la velocidad de conducción del potencial de acción. El mecanismo de acción es que hay un enorme gradiente de concentración de iones de sodio dentro y fuera de la membrana. Los iones de sodio extracelulares se difunden rápidamente hacia la membrana, lo que hace que la diferencia de potencial en ambos lados de la membrana caiga bruscamente a cero. la membrana está invertida, es decir, el potencial externo es negativo y el potencial interno es negativo. El potencial negativo interno y externo inhibe los canales iónicos de sodio y reduce la velocidad de conducción nerviosa.

3 (1) El 3KCl reduce la amplitud y velocidad de conducción del potencial de acción. El mecanismo es que cuando aumenta la concentración de iones potasio extracelular, los iones potasio que se difunden desde el interior hacia el exterior de la célula disminuirán y la diferencia de potencial formada dentro y fuera de la membrana también disminuirá. Por lo tanto, el potencial de reposo también disminuirá. , y la brecha entre él y el umbral también disminuirá y, por lo tanto, la amplitud del potencial de acción también disminuirá. (2) Después de que aumenta la concentración de iones de potasio fuera de la membrana, el potencial de reposo se vuelve más pequeño y se acerca al nivel de potencial umbral, y la membrana celular se encuentra en un estado de bloqueo de despolarización. Si el potencial de reposo es demasiado pequeño, el canal iónico de sodio se desactiva, por lo que la velocidad de conducción del potencial de acción disminuye.

La procaína puede inhibir la conducción de impulsos del nervio ciático del sapo aislado. Basándose en la difusión del gradiente de concentración a través de la membrana de las células nerviosas, bloquea el canal iónico de sodio medial, aumenta el umbral de excitabilidad de las células nerviosas y pierde la conducción excitadora. 2 La procaína llega al nervio ciático aislado del sapo y bloquea la transmisión de información.

Notas sobre los verbos intransitivos

1. El tronco nervioso no debe estar ni demasiado seco ni demasiado húmedo. Después de pelarlo completamente, se debe estabilizar en el líquido lunzi durante unos 15 minutos, luego sacarlo y secarlo con papel de filtro.

2. Al colocar el tronco nervioso sobre el electrodo guía, intente enderezarlo y no colocarlo caído o inclinado, para no afectar la precisión de la medición de la longitud del tronco nervioso.

3. El tronco nervioso debe ser lo más largo posible.

Cuanto más separados estén los dos electrodos de plomo, con mayor precisión se medirá la velocidad de conducción.

4. Minimizar los artefactos de estimulación de los potenciales de acción para que sea más fácil determinar el punto de partida del potencial de acción desde la línea base.

5. Después de cada prueba, enjuague varias veces con la solución de prueba a temperatura ambiente.

7. Preguntas para pensar

1. Al medir la velocidad de conducción del impulso del tronco nervioso, ¿por qué la distancia entre los dos pares de electrodos guía debe ser la mayor posible?

2. ¿Por qué la amplitud del potencial de acción guiado por el electrodo principal lejos del electrodo estimulante es menor que la amplitud del potencial de acción guiado por el electrodo principal cerca del electrodo estimulante?

3. ¿La adición de 5NaCl y 3KCl cambiará la velocidad de conducción del pulso? ¿Cuál es la razón?

4. ¿La adición de 2 procaína inhibirá la velocidad de conducción del impulso nervioso? ¿Por qué?