引導(dǎo)電極間距對(duì)蟾蜍坐骨神經(jīng)干動(dòng)作電位幅度的影響

王莉敏

遼寧撫順礦務(wù)局衛(wèi)生學(xué)校 撫順 113008

由于蟾蜍坐骨神經(jīng)干動(dòng)作電位的幅度研究是一個(gè)非常經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究，通常會(huì)采用驗(yàn)證法讓學(xué)生們按部就班地完成實(shí)驗(yàn)，以便于提高學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的自學(xué)和探索實(shí)踐能力［1］。然而，學(xué)生動(dòng)手能力太差，根本不能從實(shí)踐中獲取相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其次，學(xué)生自主學(xué)習(xí)欠缺，這樣很難培育一批高素質(zhì)的符合社會(huì)要求的應(yīng)用型人才。另外，實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)于引導(dǎo)和刺激的方式不同，直接會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想，甚至可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證失敗，因此，在研究刺激電極、引導(dǎo)電極以及地線之間的位置和電極之間的距離對(duì)于坐骨神經(jīng)干動(dòng)作的電位造成影響。目前，教育制度正在將學(xué)生推向自主研究性學(xué)習(xí)，促使學(xué)生從研究的角度出發(fā)，將實(shí)驗(yàn)課程中學(xué)到的東西運(yùn)用到研究性的學(xué)習(xí)中去，以實(shí)踐為基礎(chǔ)始終堅(jiān)持理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐踐行理論［2］。本文將引導(dǎo)電極間距對(duì)蟾蜍坐骨神經(jīng)干動(dòng)作電位幅度的影響進(jìn)行分析，具體如下。

1 資料與方法

1．1 一般資料 實(shí)驗(yàn)儀器：RM6240生物信號(hào)處理和采集儀（廠商：成都醫(yī)療科技有限公司），實(shí)驗(yàn)中還包括神經(jīng)標(biāo)本屏蔽盒。試劑：任氏液（按照SOP 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配置）。蟾蜍25只，體質(zhì)量48．2～76．9g，平均（62．8±11．5）g。

1．2 實(shí)驗(yàn)方法

1．2．1 標(biāo)本制備：制作蟾蜍標(biāo)本時(shí)，取蟾蜍用自來水沖洗干凈，然后破壞其腦脊髓，左手握住蟾蜍，用食指壓住蟾蜍的頭部前端，右手用探針從枕骨垂直刺入，將探針刺入顱腔，然后左右攪動(dòng)搗毀腦組織，蟾蜍腦髓遭破壞后將探針取回放置原處，蟾蜍腦髓全部被破壞的標(biāo)準(zhǔn)是四肢松軟、呼吸消失。然后用剪刀剪掉蟾蜍軀干上部和內(nèi)臟，主要操作是在蟾蜍骶髂關(guān)節(jié)水平0．5～1．0cm 位置橫斷脊柱，然后用左手握住蟾蜍后肢，用拇指骶骨使得蟾蜍前肢與頭部自然下垂，接著使用剪刀剪除蟾蜍的內(nèi)臟和頭部，注意不要傷到坐骨神經(jīng)。將制作的標(biāo)本蟾蜍剝皮，從肛門周圍的皮膚開始，從上向下剝掉全部后肢的皮膚，然后將標(biāo)本放在盛有任氏液的培養(yǎng)皿中。洗干凈手和器械之后將蟾蜍的兩腿分開，將蟾蜍的下肢標(biāo)本背部置于蛙板上，在蟾蜍的兩側(cè)坐骨神經(jīng)進(jìn)行穿線，盡量靠近脊柱結(jié)扎，要注意此處為腰骶叢，以結(jié)扎線作為支持線輕輕提起脊柱神經(jīng)，并順著行走的方向剪走分支，將神經(jīng)搭在大腿肌肉上。沿著游離神經(jīng)剪除分支，接著剪開摑窩處的深筋膜，再游離神經(jīng)直到足部，最后對(duì)標(biāo)本進(jìn)行清理，使用任氏液浸泡，當(dāng)其興奮性穩(wěn)定之后開始實(shí)驗(yàn)。

1．2．2 實(shí)驗(yàn)方法：固定神經(jīng)標(biāo)本屏蔽盒的各個(gè)電極間距離，S1和S2之間的距離為5mm，而S2距離地面約10mm，R1-與地線和R1＋之間的初始距離均為5mm，將標(biāo)本安裝到屏蔽盒內(nèi)，然后打開神經(jīng)干動(dòng)作實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)過程中可以調(diào)節(jié)各個(gè)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，完成電極間距的變化。按照設(shè)定的電極間距的變化數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，R1-與R1＋之間的電極距離變化為5mm、10mm、15mm、20mm、30mm、35mm、40mm 時(shí)，使用最適合刺激強(qiáng)度對(duì)神經(jīng)干進(jìn)行刺激，實(shí)驗(yàn)過程中完成對(duì)電位的波幅和波形進(jìn)行數(shù)據(jù)測定和記錄。

1．3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 使用SPSS 18．0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料使用±s表示，計(jì)量資料比較采用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)，P＜0．05差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

經(jīng)過本次實(shí)驗(yàn)，對(duì)每個(gè)間距的引導(dǎo)電極負(fù)相波和正相波的電位變化進(jìn)行觀察，負(fù)相波的波幅較正相波波幅大，波幅差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05）。實(shí)驗(yàn)過程中將引導(dǎo)電極從5 mm 調(diào)節(jié)到10mm 時(shí)，則負(fù)相波的振幅顯著提高，而引導(dǎo)電極的間距從5mm 增加到20mm 時(shí)可以顯著提高正相波波幅，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05）。見表1。

表1 負(fù)相波與正相波波幅比較 （±s）

表1 負(fù)相波與正相波波幅比較 （±s）

電極間距（mm）干動(dòng)作電位幅度負(fù)相波幅（mV）干動(dòng)作電位幅度正相波幅（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 討論

當(dāng)神經(jīng)纖維受到刺激后會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作電位，而動(dòng)作電位的產(chǎn)生和恢復(fù)都需要一定的時(shí)間，波幅在傳播過程中會(huì)伴隨神經(jīng)干的興奮進(jìn)行傳播（圖1為興奮區(qū)域的電位變化），其中ab段表示復(fù)極化區(qū)域，bc段則表示去極化區(qū)域，而b點(diǎn)則是動(dòng)作電位最大點(diǎn)，而雙相動(dòng)作電位所產(chǎn)生的波形是通過R1-和R1＋產(chǎn)生的電位差所致［3-5］。從本實(shí)驗(yàn)來看，R1-和R1＋不存在電位差時(shí)，波形基本上處于水平狀態(tài)。R1-的電位差較R2＋的電位差低，此時(shí)的波形方向向上，稱負(fù)相波，此時(shí)電流的方向與興奮傳播的方向相反；如果電流的方向與興奮傳播的方向相同，且波形的方向向下則稱正相波。雙相電位波的波幅是由R1-與R1＋之間的最大電位差決定的。

圖1 興奮區(qū)域的電位變化

當(dāng)引導(dǎo)電極間距在5～10mm 時(shí)，此時(shí)負(fù)相波幅與電極的間距呈正比例關(guān)系，而電極間距在5～20 mm 時(shí)，則正相波的波幅與電極間距呈現(xiàn)正比例關(guān)系。如果引導(dǎo)電極的間距超出范圍，那么負(fù)相波與正相波的波幅大小不再滿足正比例關(guān)系［6］。從神經(jīng)干興奮區(qū)域的電位變化可以看出來，要滿足負(fù)相波的波幅達(dá)到最大，必要條件是引導(dǎo)距離達(dá)到興奮區(qū)域的b點(diǎn)，到達(dá)引導(dǎo)電極R1-時(shí)，引導(dǎo)的電極R1-與R1＋之間的距離要不小于興奮區(qū)域的bc段長度。同樣，正相波波幅要達(dá)到最大，條件是興奮區(qū)域的b點(diǎn)到達(dá)引導(dǎo)電極R1＋，引導(dǎo)電極R1＋與R1-之間的距離也不能小于ab段的長度。由于極化的時(shí)間要比復(fù)極化所用的時(shí)間長，因此，達(dá)到極化區(qū)域的時(shí)間要較復(fù)極化的時(shí)間長，即當(dāng)雙動(dòng)作電位負(fù)相波波幅達(dá)到最大值，所需要的引導(dǎo)電極間的距離較正相波更短。

理論上講，當(dāng)引導(dǎo)電極之間的距離較復(fù)極化區(qū)域的長度大或相等時(shí)，其負(fù)相波與正相波的波幅可以達(dá)到最大且相等，但根據(jù)本實(shí)驗(yàn)，每個(gè)間距的電極引導(dǎo)雙相動(dòng)作電位中，負(fù)相波波幅均大于正相波的波幅，及時(shí)增大引導(dǎo)電極距離，且將距離拉大至20mm 時(shí)，負(fù)相波和正相波的波幅都達(dá)到最大，因此，除引導(dǎo)電極之間的間距外，還存在其他的原因造成雙相動(dòng)作電位波幅變化［7］，如在神經(jīng)干的解剖生理特點(diǎn)以及引導(dǎo)電極接觸神經(jīng)纖維數(shù)量的因素等，針對(duì)這些因素曾經(jīng)有人嘗試在神經(jīng)干外周端刺激，而中樞端則負(fù)責(zé)引導(dǎo)或分離單根神經(jīng)纖維，但只因?yàn)楦淖兞藢?shí)驗(yàn)室的限制或單一因素等，致使無法引導(dǎo)出負(fù)相波和正相波波幅相等的動(dòng)作電位［8-9］。

在刺激電極和引導(dǎo)電極以及地線距離時(shí)，由于存在動(dòng)作電位的影響，當(dāng)刺激的引導(dǎo)電極和刺激電極在地線的兩側(cè)時(shí)，地線對(duì)刺激信號(hào)基本過濾，可引導(dǎo)出神經(jīng)干動(dòng)作電位，但其刺激的偽跡較少，當(dāng)刺激的電極、引導(dǎo)的電極位于地線的同側(cè)時(shí)，地線則會(huì)失去濾波作用，此時(shí)刺激的偽跡非常大時(shí)，可達(dá)到伏特級(jí)，而此時(shí)神經(jīng)干動(dòng)作電位則會(huì)被淹沒，不能有效引導(dǎo)出神經(jīng)動(dòng)作電位。由于地線在實(shí)驗(yàn)過程中具有濾除刺激信號(hào)和濾除干擾等雙重作用，刺激偽跡的大小、神經(jīng)干與地線的接觸呈現(xiàn)接觸電阻正比例。當(dāng)?shù)鼐€遠(yuǎn)離刺激電極時(shí)，而靠近引導(dǎo)電極時(shí)，所造成的神經(jīng)干動(dòng)作電位會(huì)呈現(xiàn)干擾動(dòng)作電位，但此時(shí)干擾的效果很小，引導(dǎo)的神經(jīng)干動(dòng)作電位的干擾卻較大。

實(shí)驗(yàn)過程中改變2個(gè)刺激電極距離，當(dāng)距離＜1cm 時(shí)，改變2個(gè)引導(dǎo)電極的距離，引導(dǎo)出的神經(jīng)干動(dòng)作電位的波形較標(biāo)準(zhǔn)，即所說的雙相動(dòng)作電位的正相電波較大，此時(shí)波寬較窄，而負(fù)向波幅較小，同時(shí)波寬較寬。如果2個(gè)刺激電極之間的距離＞1cm，那么引導(dǎo)出的神經(jīng)干動(dòng)作電位波形將會(huì)出現(xiàn)改變，即出現(xiàn)重波或二次波形。如若改變2個(gè)引導(dǎo)電極之間的距離，隨著引導(dǎo)電極之間的距離增大對(duì)于神經(jīng)干雙相動(dòng)作電位的正相波波幅的影響不會(huì)很明顯，但卻可以明顯影響負(fù)相波的波幅，此時(shí)負(fù)相波的波幅會(huì)不斷變大；而隨著2個(gè)刺激電極之間的距離增大，對(duì)于雙相動(dòng)作電位負(fù)相波波寬的影響較小，但對(duì)于正相波的波寬影響較大，此時(shí)的正相波波寬會(huì)隨著刺激電極之間的距離增大而逐漸增大。造成此種改變的原因主要是由于改變引導(dǎo)神經(jīng)雙相動(dòng)作電位的過程中，2個(gè)引導(dǎo)電極作為相互參考的電極，而在引導(dǎo)動(dòng)作電位的正相波時(shí)，所出現(xiàn)的參考電極是去極化的過程，此過程的時(shí)間較短，但對(duì)于引導(dǎo)電極的復(fù)極化過程所產(chǎn)生的影響較長，但引導(dǎo)動(dòng)作電位負(fù)向波時(shí)，會(huì)使引導(dǎo)的電極出現(xiàn)復(fù)極化過程不會(huì)受到電極復(fù)極化過程的影響。

從研究結(jié)果來看，對(duì)每個(gè)間距的引導(dǎo)電極負(fù)相波和正相波的電位變化進(jìn)行觀察，負(fù)相波的波幅較正相波波幅大，其波幅差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05）。實(shí)驗(yàn)過程中將引導(dǎo)電極從5mm 調(diào)節(jié)到10mm 時(shí)，則負(fù)相波的振幅顯著提高，而引導(dǎo)電極的間距從5mm 增加到20mm 時(shí)可顯著提高正相波波幅，此2個(gè)間距之間波幅也存在顯著性差異（P＜0．05），因此，在一定間距內(nèi)增加引導(dǎo)電極的間距，雙相動(dòng)作電位負(fù)相波與正相波均會(huì)出現(xiàn)波幅升高，電極之間間距比負(fù)相波大，其中正相波波幅達(dá)到最大［10］。

［1］薛娣．機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)坐骨神經(jīng)動(dòng)作電位引導(dǎo)方法的改進(jìn)應(yīng)用［J］．醫(yī)學(xué)理論與實(shí)踐，2011，24（14）：1 627-1 628．

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