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实验四 用蚯蚓腹神经索观察动作电位的“全或无”现象

来源:浙江大学生物学国家级实验教学示范中心

时间:2023-03-23 10:58:59

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【实验目的】

通过对无脊椎动物(蚯蚓)腹神经索的动作电位的“全或无”的观察,与已实验过的脊椎动物(蛙)的坐骨神经干的复合动作电位进行比较,加深对神经电生理学基本特性的进一步理解。

【实验原理

绝大多数无脊椎动物腹神经索中的巨纤维是快速的传导途径。巨纤维参与无脊椎动物的惊觉反应(startle response),导致回缩性撤离受刺激的环境。一般认为,直径大的巨纤维对提高传导速度,加强快速的逃跑反应有特殊作用。

蚯蚓的腹神经索有3条巨纤维:在1条中巨纤维的两侧各有1条侧巨纤维。这些巨纤维传入感觉,并与运动神经元发生突触联系,使纵肌产生收缩。中巨纤维的直径约80µm,接受蚯蚓体表前1/3的感觉传入;侧巨纤维的直径约60µm,接受蚯蚓后部体表的感觉传入。解剖时,可拍击蚯蚓头部或尾部检查惊觉反应。

本实验通过测定蚯蚓巨纤维的动作电位,观测是单根神经纤维动作电位的“全或无”现象,比较进化地位不同动物神经冲动的传导速度和不应期。

【实验动物与材料

解剖刀、剪刀、细镊子、玻璃分针,大头针、计算机、生物信号采集处理系统、神经屏蔽盒。生理盐液(由NaCl 7.0gKCl 0.3gCaCl2 0.1gMgCl2 0.24gNa2SO4 0.34gNaHCO3 0.14g加水至1000ml制成),10%乙醇溶液。

【实验方法与步骤

1.标本制作 

取一条蚯蚓,放入10%的乙醇溶液中充分麻醉(约10min),用清水将蚯蚓清洗干净。将蚯蚓背面朝上放入蜡盘中,用大头针固定头尾,再用解剖刀从前向后沿背中线将体壁浅切开,并向两侧分开,用大头针固定于蜡盘上。

用镊子细心地将整个消化管、生殖器官和覆盖在神经索上的其它内脏器官全部去掉,用生理盐液冲洗干净,这样,蚯蚓的腹神经索即清晰可见。

在腹神经索的前13处,用玻璃分针将腹神经索向两侧发出的分支轻轻划断,用另一玻璃分针在此处穿过神经索将其挑起。再用同样的方法,向前、后分离出整个神经索,但要注意的是,愈向后端分离,神经索愈易拉断,必须十分小心。最后分离出咽下神经节。所分离的神经要尽可能长一点。标本制作以后,立即放入盛有生理盐液的培养皿中备用。

2.将生物信号采集处理系统、神经屏蔽盒连接好。

3.将神经标本的近头端放在刺激电极上,尾端放在引导电极上,标本与电极要保持接触良好。

4.打开生物信号采集处理系统软件。用示波器方式记录。固定刺激波宽(如0.2 mS),用自动幅度调节方式逐渐增大刺激强度。屏幕上首先出现刺激伪迹。当刺激强度达到某一值时(一般在0.2 V左右),伪迹后面突然出现一个动作电位。继续增大刺激强度,已出现的动作电位的振幅并不随刺激强度的增大而增大,而是在已出现的动作电位的后面,又出现第2个、第3个动作电位。这些相继出现的动作电位,同样不随刺激强度的增大而增大,即遵循着“全或无”定律。再分别取刺激波宽为0.5ms2.0ms,测量蚯蚓腹神经索的中巨和侧巨纤维的阈强度。

5. 测量蚯蚓腹神经索的绝对不应期和相对不应期。

6. 测量蚯蚓腹神经索的动作电位的传导速度。比较中巨和侧巨纤维的动作电位。

【注意事项】

1.实验用蚯蚓要粗大,生命力要强。

2.制作标本要仔细,避免与金属接触。在分离较大的蚯蚓神经过程中,如靠近尾端断损,只要标本长度在6 cm以上,而且所保存下来的一段没有任何损伤也可以使用。

3.在整个实验过程中,既要防止神经干燥,又要避免过多的生理盐液存于电极间而造成短路。

【思考题】

比较蚯蚓腹神经索的动作电位与脊椎动物(蛙)的坐骨神经干的复合动作电位。