¿Qué factores afectan la velocidad de conducción de los troncos nerviosos?

Factores que afectan la velocidad de conducción del impulso 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 su Generado Principios básicos.

2. Aprenda los métodos y principios de medición de la velocidad de conducción del impulso nervioso de troncos nerviosos de sapo aislados

3 Observe la temperatura (37°C), 3% KCl, 5%. NaCl, 2% Efectos de la procaína sobre la velocidad de conducción del impulso en nervios ciáticos de sapo aislados.

2. Principios básicos: Los troncos nerviosos pueden generar potenciales de acción compuestos después de ser estimulados eficazmente, lo que indica que los nervios están excitados. Si se aplica estimulación a un extremo de un tronco nervioso aislado y la excitación se dirige desde el otro extremo, se pueden registrar potenciales de acción bifásicos. Si el tronco nervioso se anestesia o se daña entre los dos electrodos guiados para bloquear la conducción de la excitación, el potencial de acción registrado en este momento es un potencial de acción monofásico. El potencial de acción de una sola célula nerviosa ocurre en forma de "todo o nada", y la amplitud del potencial de acción compuesto del tronco nervioso aumenta con el aumento de la intensidad de estimulación bajo una cierta intensidad de estimulación. Si los potenciales de acción de troncos nerviosos aislados son guiados a diferentes distancias del punto de estimulación principal, la distancia entre los dos puntos de guía es m, y la diferencia de tiempo de los potenciales de acción guiados en los dos puntos de guía es s, podemos seguir el Fórmula v=m/s para calcular la velocidad de conducción de la excitación. La aparición y conducción de la excitación nerviosa dependen del influjo de Na+ en 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 Na, resistiendo así la aparición de impulsos nerviosos y la desaceleración 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 K iones y despolarizan la membrana. Sobre esta base, debido a la inhibición de los canales de iones Na, la velocidad de conducción del tronco nervioso se reduce; cuando se debilita la entrada de iones Na fuera de la célula, la velocidad de conducción del tronco nervioso también se puede ralentizar.

3. Materiales, equipos y medicamentos

1. Material: nervio ciático del sapo

2. Equipo: tijeras, pinzas, aguja destructora de médula, minuta de cristal aguja, hilo de algodón grueso, termostato, PC, sistema de adquisición y procesamiento de señales, estimulador electrónico, caja de protección nerviosa,

3. Fármacos: solución de Ringer, 3% KCl, 5% NaCl, 2% procaína IV, Pasos experimentales

1. Preparación de muestras del tronco del nervio ciático de sapo. Tome 1 sapo, destruya dos veces la médula, corte la columna con unas tijeras ásperas en la parte difícil y arranque la piel y los órganos internos. . Lave la muestra con parte de la columna y las extremidades traseras con solución de Ren y colóquela en la bandeja de disección del bebé. 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 ligadura, use tijeras para tejidos para cortar los músculos que rodean el nervio ciático a lo largo de la dirección del nervio ciático hasta la articulación de la rodilla y corte el nervio ciático y los músculos aquí. Si el sapo es pequeño, los nervios tibial y peroneo y los tejidos circundantes deben separarse de otros tejidos utilizando el método anterior hacia abajo desde la articulación de la rodilla y luego cortarse en la articulación desnuda. 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 con una mano para sujetar el músculo que rodea el nervio. Con la otra mano, levante la ligadura y tire suavemente para separar el nervio. músculo. Ven. Luego use tijeras oftálmicas para cortar las ramas más largas y use hilo de algodón grueso para ligar el extremo periférico del nervio. De esta forma se completa una muestra del nervio ciático. Conexión del dispositivo experimental: conecte la caja de protección neuronal al sistema de procesamiento y adquisición de señales y asegúrese de que el cable de tierra de la caja de protección esté en buen contacto.

Funcionamiento del instrumento y configuración de parámetros experimentales

(1) Configuración del instrumento. La "ventana de adquisición" debe configurar tanto el canal 2 como el canal 4. Utilice dos pares de electrodos guía para guiar los patrones de potencial de acción debajo de los dos pares de electrodos guía al mismo tiempo. La distancia entre los dos pares de electrodos guía debe ser lo más grande posible. El par de extremos de estimulación proximales (R3 y R4) se introducen en el canal 2 del sistema de adquisición de señales fisiológicas, y el par de extremos de estimulación principales (R5 y R6) se introducen en el canal 4 del sistema de adquisición de señales fisiológicas.

(2) Mida la diferencia de tiempo del potencial de acción de los dos pares de electrodos guía. 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, mientras que el canal 4 muestra la acción guiada por el segundo. par de electrodos guía. Ajuste el gráfico del potencial de acción en la ventana de visualización experimental.

Dado que el segundo par de electrodos guía está más alejado del punto 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 y arrastre el mouse para medir los puntos iniciales de los dos potenciales de acción del canal 2 y el canal 4 respectivamente, es decir, mida la diferencia de tiempo (ms) de los dos potenciales de acción.

(3) Mida la longitud de los dos pares de troncos nerviosos del electrodo guía. Utilice una escala milimétrica para medir con precisión la distancia al electrodo guía, que es la longitud del tronco nervioso.

(4) Según la fórmula V=S/t, calcular la velocidad de conducción de excitación (m/s) del tronco nervioso del sapo. Esta velocidad es el tronco del nervio ciático del sapo sin ningún tratamiento (temperatura ambiente). ) Velocidad de conducción del impulso.

4. Retire el nervio ciático y colóquelo en una placa de Petri que contenga solución de Ren a 37 °C (10 ml), manténgalo a temperatura constante durante 10-15 minutos y luego mida la velocidad de conducción nerviosa en este momento. según el método anterior.

5. Retire el tronco del nervio ciático y colóquelo en la solución de Ren a temperatura ambiente durante 2-3 minutos, luego agregue 2-3 gotas de solución de KCl al 3% y mida la velocidad de conducción del nervio ciático en el tronco. de la misma manera.

6. Retire el tronco del nervio ciático y colóquelo en la solución de Ren a temperatura ambiente durante 2-3 minutos, luego agregue 2-3 gotas de solución de NaCl al 5% y mida la velocidad de conducción del nervio ciático en el tronco. de la misma manera.

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

8. Imprima los datos experimentales y limpie el escritorio experimental.

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

Determinación de la velocidad de conducción del impulso del nervio ciático del sapo aislado con NaCl al 5%

Determinación de la velocidad de conducción del impulso del nervio ciático del sapo aislado con KCl al 3%

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

Análisis

1 Cuando la temperatura aumenta a 37 ℃, es beneficioso para la conducción de los impulsos nerviosos. Porque las temperaturas más altas pueden aumentar la conductancia del Na+, acelerando así el proceso de despolarización. Por cada aumento de 10°C en la temperatura (es decir, la temperatura aumenta de 25°C a 37°C), la velocidad de conducción aumenta aproximadamente un 5% (es decir, aumenta aproximadamente 0,1 m/s), lo que es casi un relación lineal. La tolerancia del nervio ciático del sapo a las bajas y altas temperaturas es limitada. En condiciones de temperatura ambiente de 0°C y 100°C, definitivamente no habrá 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.

2 La solución hipertónica de cloruro de sodio reduce la velocidad de conducción del potencial de acción. Su mecanismo de acción es que hay un enorme gradiente de concentración de iones de sodio dentro y fuera de la membrana, y 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 se reduzca drásticamente a cero, y luego la El estado de polarización de la membrana se invierte, es decir, inversión. El potencial fuera de la membrana es negativo y el potencial dentro de la membrana es positivo. La diferencia de potencial entre el interior positivo y el exterior negativo inhibe el canal iónico de sodio y reduce la velocidad de conducción nerviosa.

3 (1) KCl al 3% reduce la amplitud del potencial de acción y la velocidad de conducción. El mecanismo es que cuando aumenta la concentración de iones de potasio extracelulares, los iones de potasio que se difunden desde el interior de la célula hacia el exterior de la célula disminuirán, y la diferencia de potencial formada entre el interior y el exterior de la membrana también disminuirá, por lo que el potencial de reposo también disminuirá y la brecha con el umbral se reducirá, por lo que la amplitud del potencial de acción también se reducirá. (2) Cuando 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. La membrana celular está en un estado de bloqueo de despolarización. Cuando el potencial de reposo es demasiado pequeño, el canal de iones de sodio. inactivado, por lo que la velocidad de conducción del potencial de acción disminuye.

4 La procaína puede inhibir la conducción de impulsos del nervio ciático del sapo aislado. Se basa en un gradiente de concentración para penetrar la membrana de las células nerviosas de manera difusa, bloqueando los canales de iones de sodio en el interior, elevando el umbral de excitación de las células nerviosas y perdiendo excitabilidad y conducción. La procaína al 2% afecta la conductividad del impulso y la transmisión de información. Nervio ciático aislado del sapo bloqueado

6. Precauciones

1. El tronco del nervio no debe estar demasiado seco ni demasiado húmedo, debe estabilizarse en el líquido de Ren durante aproximadamente. 15 minutos. Sácalo y sécalo con papel de filtro alrededor de la solución de Yam.

2. Al colocar el tronco nervioso sobre el electrodo guía, intente enderezarlo y no permita que se hunda ni lo coloque en diagonal, 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 mayor sea la distancia entre los dos electrodos guía, más precisa será la velocidad de conducción medida.

4. Minimizar los artefactos de estimulación de los potenciales de acción, de modo que sea más fácil determinar el punto de partida de los potenciales de acción saliendo de la línea base.

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

7. Preguntas para pensar

1. Al medir la velocidad de conducción del impulso del tronco nervioso, ¿por qué se requiere que la distancia entre los dos pares de electrodos guía sea tan alejada como sea posible? ¿posible?

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

3. ¿Agregar un 5% de NaCl y un 3% de KCl cambiará la velocidad de conducción del impulso? ¿Cuál es la razón?

4. ¿Agregar un 2% de procaína inhibirá la velocidad de conducción del impulso nervioso? ¿Por qué?