电刺激参数对坐骨神经干兴奋性的影响.doc

1、电刺激参数对坐骨神经干兴奋性的影响【摘要】 目的 研究电刺激对坐骨神经干兴奋性的影响。方法 用不同的电刺激参数刺激坐骨神经干，测定引起的动作电位的幅度和传导速度分别衰减 20以及潜伏期延长 20时所需的时间。结果 随着刺激强度、频率和波宽的增大，动作电位的幅度和传导速度衰减 20以及潜伏期延长 20时所需的时间明显缩短。结论 高强度、长时间、快速反复的电刺激将使神经纤维兴奋性降低。 【关键词】 坐骨神经；动作电位；传导速度； 兴奋性；潜伏期 神经干动作电位（action potential，AP）的幅度、传导速度和潜伏期是反映神经干兴奋性的主要指标。电刺激是电生理实验中使用最多的刺激方式，选择

2、合适的电刺激参数如强度、频率、波宽（持续刺激时间）对保持坐骨神经干的兴奋性尤为重要。本研究观察电刺激参数如强度、频率和波宽对坐骨神经干兴奋性主要指标动作电位的幅度、传导速度和潜伏期的影响。 1 材料和方法 1.1 仪器、试剂和实验动物 SBR-1 型双线示波器（汕头超声电子仪器厂） ，FZG-1A 型直流前置放大器（南京电生理仪器厂） ， JDC-多用隔离刺激器（开封市华中电子仪器厂） ，自制的屏蔽装置。试剂为按照SOP 配制的任氏液。实验动物经检验为清洁健康的雄性、体重 100 g 左右的蟾蜍，由徐州医学院实验动物中心提供。 1.2 方法 1.2.1 蟾蜍坐骨神经标本的制备 按照周希平1 、

3、周华等2 和高兴亚3介绍的方法制备蟾蜍坐骨神经标本。需要注意的是神经干应尽可能分离得长（上起脊椎处的主干，下沿腓总神经与胫神经一直分离至踝关节附近） ，腓总神经和胫神经均应保留；在制备蟾蜍坐骨神经标本过程中应尽量少损伤神经，以确保神经标本的兴奋性。 1.2.2 实验过程 利用上述电生理仪器和自制的屏蔽装置，通过改变电刺激的强度、频率和波宽，当神经干兴奋性的主要指标 AP 的幅度和传导速度分别衰减 20以及 AP 的潜伏期延长 20时，测定其所需的时间。 1.2.3 自制的屏蔽装置和连接 见图 1。 1.2.4 AP 的传导速度测定4 测量 A、 C 之间的距离差 S, 再求出 A 通道和 B

4、通道 2 个 AP 起始点图 1 自制的屏蔽装置和连接示意图 的时间差 t，按公式 V= S/t(m/s)，计算出 AP 的传导速度 V。 1.3 统计学处理 实验数据采用s 表示，数据分析采用 Prism 4.0 统计软件。多组间的比较采用单因素方差分析，两组间的比较采用 t检验。P0.05 为差异有显著性。 2 结 果 2.1 A、B 两个通道引导的神经干双相动作电位（AP） A 通道引导的 AP 在前，B 通道引导的 AP 滞后；APB 的潜伏期大于 APA 的潜伏期；2个通道引导到的 AP 波形相似。 2.2 电刺激的强度对坐骨神经干兴奋性主要指标的影响 在频率为100 Hz、波宽为

5、0.5 ms、极性为正极性情况下，电刺激的强度对坐骨神经干兴奋性主要指标的影响见表 1。 2.3 电刺激的频率对坐骨神经干兴奋性主要指标的影响 在强度为2 V、波宽为 0.5 ms、极性为正极性情况下，电刺激的频率对坐骨神经干兴奋性主要指标的影响见表 2。 2.4 电刺激的波宽对坐骨神经干兴奋性主要指标的影响 在强度为2 V、频率为 100 Hz、极性为正极性情况下，电刺激的频率对坐骨神经干兴奋性主要指标的影响见表 3。表 1 电刺激的强度对兴奋性主要指标的影响表 2 电刺激的频率对兴奋性主要指标的影响表 3 电刺激的波宽对兴奋性主要指标的影响 3 讨 论 电刺激强度由 1 V 增加到 2 V

6、 时，所产生的动作电位幅度和传导速度分别衰减 20以及潜伏期延长 20时所需的时间变化不明显；当强度由 2 V 增加到 3 V 时，该时间缩短；当强度由 3 V 增加到 6 V 时，该时间明显缩短。这是因为随着电刺激强度的增大，电刺激引起神经干（特别是粗纤维）的电化学损伤增大，兴奋性降低5 。 电刺激频率由 50 Hz 增加到 100 Hz 时，所产生的神经干动作电位幅度和传导速度分别衰减 20以及潜伏期延长 20时所需的时间无明显变化；在电刺激频率由 100 Hz 增加到 500 Hz 时，该时间缩短； 当频率由500 Hz 增加到 2 000 Hz 时，该时间明显缩短。理论上讲，神经纤维具

7、有相对不疲劳性、AP 的大小接近于 Na+平衡电位、绝对不应期为 1 ms。随着电刺激频率的增加，特别是当频率超过 1 000 Hz 时，虽然产生的神经干动作电位的数量不再增多，但是反映坐骨神经干兴奋性的主要指标将发生明显地改变。这可能是因为相对离体坐骨神经干而言，由于坐骨神经干所处的外环境、能量供给等因素发生了改变，快速反复地刺激引起神经干疲劳，导致神经干的兴奋性降低6 。 随着电刺激波宽的增加，所产生的 AP 幅度和传导速度分别衰减 20以及潜伏期延长 20时所需的时间缩短明显。这是因为电化学损伤与持续刺激时间成正比，较长时间的持续电刺激引起神经干的电化学损伤程度快速增加，使其兴奋性降低7

8、 。 总之，在电刺激蟾蜍坐骨神经干时，应避免使用高强度（电压3 V） 、长时间（波宽 2 ms）和高频率（频率500 Hz）的刺激，以保护其兴奋性。 【参考文献】 1 周希平. 神经干动作电位引导、兴奋传导速度及不应期的测定M/谢可鸣，周希平，茅彩萍，等. 机能学实验苏州：苏州大学出版社，2005:94-98 2 周 华，郑 煜，张承武 .神经干动作电位引导、兴奋传导速度及不应期的测定M/杨芳炬机能学实验成都：四川大学出版社，2003:78-80 3 高兴亚. 神经干动作电位引导、兴奋传导速度及不应期的测定M/高兴亚，汪 晖，戚晓红，等机能实验学第 2 版北京：科学出版社，2004：101-1

9、03 4 金 燕.蟾蜍坐骨神经动作电位的波形分析J.动物医学进展，2004，25（2）：72-75 5 沈 强，邰常峰，蒋大宗.用双向脉冲作选择性神经刺激的研究J.中国生物医学工程学报，1999，18（1）：35-43 6 车力龙，张成标.细胞的基本功能M /张建福人体生理学第 2 版上海：第二军医大学出版社，2003：15-26 7 Agnew WF，McCrery DB，Yuen TGH，et al. Histologic and physiologic evaluation of electrically stimulated peripheral nerve：considerations for the selection of parametersJ. Ann Biomed Eng，1989，17：39-60