探究蛙坐骨神经双相动作电位的正、负相波波幅差异的原因
XXX
（XX学院医学院，广东 XX ******）
摘要：目的：学习蛙坐骨神经双相动作电位的基本波形及其形成机制，探究影响负相波波幅大于正相波波
幅的原因。方法：离体细胞外记录法。结果：负相波波幅与正相波波幅存在极显著差异（p
波波幅大于正相波波幅。结论：正负相波的波幅不同主要是与神经纤维的数目、神经纤维的兴奋传导速度
等2个主要因素有关。
[关键词] 引导电极 坐骨神经干 双相动作电位 波幅
实践是检验真理的唯一标准。我们要深入去理解，掌握理论知识，就要学会观察并擅于
发现问题，进而提出方案，解决问题。在学习神经干动作电位的引导及其传导速度的测定中，
我们都会看出双相动作电位的负相波与正相波不一致，但为什么负相波的波幅总大于正相波
的波幅？本文将从物理学和生物学的角度，采用离体细胞外记录法，深入分析与探究神经干
动作电位波形的差异问题，从而更深入掌握此项内容。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 仪器 RM6240生物信号采集与处理系统（成都仪器厂生产）、神经标本屏蔽盒（成
都仪器厂生产）
1.1.2 试剂 Ringer液（按照SOP标准配置）
1.1.3 动物 青蛙15只，49.1-75.8g（XX学院医学院实验动物供应中心提供）。
1.2 实验方法
1.2.1 坐骨神经干标本的制备 青蛙毁脑脊髓，去上肢和内脏，下肢剥皮于Ringer液中浸泡
片刻。再将下肢背面向上置于蛙板上，剪去尾椎；标本腹面向上，用玻璃分针分离脊柱两侧
神经丛，用线在近脊柱处结扎，剪断神经；将神经干从腹面移向背面。标本背面向上固定，
从大腿至跟腱分离坐骨神经。坐骨神经标本置Ringer液中20分钟备用。[1]
1.2.2 实验过程 固定神经标本屏蔽盒内各电极间的距离，S1、S2距离0.5cm，S2、地线距离
1cm，地线与R1-距离0.5cm，R1-、R1+距离为1cm。安装标本于屏蔽盒内，启动软件，选取相
应的实验项目，调节实验参数[2]，参数设置如下：采样频率：100 kHz，扫描速度：0.2 ms/div，
作者简介：XXX（1989—），男，广东XX人，医学生，研究方向临床医学 - 1 -。
灵敏度：5 mV，时间常数：0.02 s，滤波频率：1kH，刺激方式：单刺激，刺激强度：1.0V，
刺激波宽：0.1 ms，延时：2 ms，同步触发：是。实验过程中固定以上参数，并以最适刺激
刺激神经干，记录双相动作电位的波幅和波形。
1.3 统计学处理 所有数据均用x±s表示。采用统计软件SPSS 13.0进行统计处理，两组间数据比较采
用两独立样本的t检验，多组间数据比较采用单因素方差分析。P
2 结果
2.1 引导电极的间距对双相动作电位波幅的影响
固定所有参数，以最适刺激作用于坐骨神经干后，其双相动作电位的负相波波幅均大于
正相波波幅，差异有极显著的统计学意义（P
负相波波幅与正相波波幅（x±s）
AP负相波波幅（mV） AP正相波波幅（mV）
8.97±3.38 4.23±1.74
备注：负相波波幅与正相波波幅不相等，负相波波幅大于正相波波幅（p
越
向
上
电
位
负
值
越
大3 讨论 动作电位是指可兴奋细胞受到刺激时在静息电位的基础上产生的可扩布的电位变化过程。动作电位由
峰电位（迅速去极化上升支和迅速复极化下降支的总
称）和后电位（缓慢的电位变化，包括负后电位和正
后电位）组成。锋电位是动作电位的主要组成成分， ++++++ - - - - - - - - ++++++
图1 兴奋区域的电位变化
因此通常意义的动作电位主要指锋电位。动作电位的爆发与静息状态的恢复都需要时间，于
是动作电位的传播过程中，在神经干上便存在一个跟随着传播的兴奋区域。
双相动作电位的波形是由兴奋区域通过两引导电极R1-、R1+时产生的电位差所导致的。在本
实验中，R1-与R1+没有电位差时，波形处于基线水平，R1-电位低于R1+电位时的波形称之为负
相波（电流方向与兴奋传播方向相反），波形向上，相反称之为正相波，波形向下。波幅由
R1-、R1+的最大电位差决定。
本次实验结果主要说明了神经干动作电位的正负相波不相称——负相波波幅均大于正相波波幅的现象主要与神经纤维的数目、神经纤维的兴奋传导速度等2个主要因素有关。具体分析如下：
1．神经纤维数目对双相动作电位波幅的影响：蛙坐骨神经的起始处所含经纤维数最多．随着神经的不断分支，越到末端．所含经纤维数越少。我们将刺激电极放在神经的中枢端．当引导电极R1-靠近刺激电极做引导时，也就是R1-与R1+ 之间的距离加大时，在电极R-处的神经纤维数目远远多于电极R1+下面的神经纤维数。神经纤维数目越多，每一根神经纤维数产生的动作电位在时间和空间上的总和越大，其复合动作电位的幅度也就越高，导致了负相波波幅大于正相波波幅。
2．神经纤维不同传导速度对双相动作电位波幅的影响：蛙的坐骨神经是由许多机能、种类不同的神经纤维组成，其直径不同，兴奋传导的速度也不同。给蛙坐骨神经施加⋯个使所有纤维都能兴奋的最大刺激，把引导电极放在离刺激点较近的部位引导动作电位，各纤维的兴奋传导速度虽不相同，但由于距离短，这种差异不明显，各种纤维产生的动作电位相互间影响较小。我们记录的双相动作电位是由靠近刺激点的引导电极R-和远离刺激点的引导电极R1+ 共同引导的，因此传导快的神经纤维的动作电位到达远电极R1+时，传导慢的神经纤维的动作电位可能才刚到达近电极R-的下面，当其到达R1+下面时，传导快的神经纤维已经复极化了．这样由引导电极R-引导的负相动作电位始终只是某一类神经纤维的复合动作电位，其幅度自然 会低于引导电极R1+引导的正相复合动作电位。
推出结论：坐骨神经干双相动作电位中负相波波幅大于正相波波幅主要与神经纤维的数目、神经纤维的兴奋传导速度等2个主要因素有关。
参考文献：
[1] 王勇. 神经干动作电位引导及其兴奋传导速度的测定 [M]∥袁秉祥,闫剑群.机能实验学.第2版.北京:高等教育出版社，2007:50—52.
[2] 梁俊晖 引导电极间距对蟾蜍坐骨神经干动作电位幅度的影响.山西医科大学学报 2010：05.001
探究蛙坐骨神经双相动作电位的正、负相波波幅差异的原因
XXX
（XX学院医学院，广东 XX ******）
摘要：目的：学习蛙坐骨神经双相动作电位的基本波形及其形成机制，探究影响负相波波幅大于正相波波
幅的原因。方法：离体细胞外记录法。结果：负相波波幅与正相波波幅存在极显著差异（p
波波幅大于正相波波幅。结论：正负相波的波幅不同主要是与神经纤维的数目、神经纤维的兴奋传导速度
等2个主要因素有关。
[关键词] 引导电极 坐骨神经干 双相动作电位 波幅
实践是检验真理的唯一标准。我们要深入去理解，掌握理论知识，就要学会观察并擅于
发现问题，进而提出方案，解决问题。在学习神经干动作电位的引导及其传导速度的测定中，
我们都会看出双相动作电位的负相波与正相波不一致，但为什么负相波的波幅总大于正相波
的波幅？本文将从物理学和生物学的角度，采用离体细胞外记录法，深入分析与探究神经干
动作电位波形的差异问题，从而更深入掌握此项内容。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 仪器 RM6240生物信号采集与处理系统（成都仪器厂生产）、神经标本屏蔽盒（成
都仪器厂生产）
1.1.2 试剂 Ringer液（按照SOP标准配置）
1.1.3 动物 青蛙15只，49.1-75.8g（XX学院医学院实验动物供应中心提供）。
1.2 实验方法
1.2.1 坐骨神经干标本的制备 青蛙毁脑脊髓，去上肢和内脏，下肢剥皮于Ringer液中浸泡
片刻。再将下肢背面向上置于蛙板上，剪去尾椎；标本腹面向上，用玻璃分针分离脊柱两侧
神经丛，用线在近脊柱处结扎，剪断神经；将神经干从腹面移向背面。标本背面向上固定，
从大腿至跟腱分离坐骨神经。坐骨神经标本置Ringer液中20分钟备用。[1]
1.2.2 实验过程 固定神经标本屏蔽盒内各电极间的距离，S1、S2距离0.5cm，S2、地线距离
1cm，地线与R1-距离0.5cm，R1-、R1+距离为1cm。安装标本于屏蔽盒内，启动软件，选取相
应的实验项目，调节实验参数[2]，参数设置如下：采样频率：100 kHz，扫描速度：0.2 ms/div，
作者简介：XXX（1989—），男，广东XX人，医学生，研究方向临床医学 - 1 -。
灵敏度：5 mV，时间常数：0.02 s，滤波频率：1kH，刺激方式：单刺激，刺激强度：1.0V，
刺激波宽：0.1 ms，延时：2 ms，同步触发：是。实验过程中固定以上参数，并以最适刺激
刺激神经干，记录双相动作电位的波幅和波形。
1.3 统计学处理 所有数据均用x±s表示。采用统计软件SPSS 13.0进行统计处理，两组间数据比较采
用两独立样本的t检验，多组间数据比较采用单因素方差分析。P
2 结果
2.1 引导电极的间距对双相动作电位波幅的影响
固定所有参数，以最适刺激作用于坐骨神经干后，其双相动作电位的负相波波幅均大于
正相波波幅，差异有极显著的统计学意义（P
负相波波幅与正相波波幅（x±s）
AP负相波波幅（mV） AP正相波波幅（mV）
8.97±3.38 4.23±1.74
备注：负相波波幅与正相波波幅不相等，负相波波幅大于正相波波幅（p
越
向
上
电
位
负
值
越
大3 讨论 动作电位是指可兴奋细胞受到刺激时在静息电位的基础上产生的可扩布的电位变化过程。动作电位由
峰电位（迅速去极化上升支和迅速复极化下降支的总
称）和后电位（缓慢的电位变化，包括负后电位和正
后电位）组成。锋电位是动作电位的主要组成成分， ++++++ - - - - - - - - ++++++
图1 兴奋区域的电位变化
因此通常意义的动作电位主要指锋电位。动作电位的爆发与静息状态的恢复都需要时间，于
是动作电位的传播过程中，在神经干上便存在一个跟随着传播的兴奋区域。
双相动作电位的波形是由兴奋区域通过两引导电极R1-、R1+时产生的电位差所导致的。在本
实验中，R1-与R1+没有电位差时，波形处于基线水平，R1-电位低于R1+电位时的波形称之为负
相波（电流方向与兴奋传播方向相反），波形向上，相反称之为正相波，波形向下。波幅由
R1-、R1+的最大电位差决定。
本次实验结果主要说明了神经干动作电位的正负相波不相称——负相波波幅均大于正相波波幅的现象主要与神经纤维的数目、神经纤维的兴奋传导速度等2个主要因素有关。具体分析如下：
1．神经纤维数目对双相动作电位波幅的影响：蛙坐骨神经的起始处所含经纤维数最多．随着神经的不断分支，越到末端．所含经纤维数越少。我们将刺激电极放在神经的中枢端．当引导电极R1-靠近刺激电极做引导时，也就是R1-与R1+ 之间的距离加大时，在电极R-处的神经纤维数目远远多于电极R1+下面的神经纤维数。神经纤维数目越多，每一根神经纤维数产生的动作电位在时间和空间上的总和越大，其复合动作电位的幅度也就越高，导致了负相波波幅大于正相波波幅。
2．神经纤维不同传导速度对双相动作电位波幅的影响：蛙的坐骨神经是由许多机能、种类不同的神经纤维组成，其直径不同，兴奋传导的速度也不同。给蛙坐骨神经施加⋯个使所有纤维都能兴奋的最大刺激，把引导电极放在离刺激点较近的部位引导动作电位，各纤维的兴奋传导速度虽不相同，但由于距离短，这种差异不明显，各种纤维产生的动作电位相互间影响较小。我们记录的双相动作电位是由靠近刺激点的引导电极R-和远离刺激点的引导电极R1+ 共同引导的，因此传导快的神经纤维的动作电位到达远电极R1+时，传导慢的神经纤维的动作电位可能才刚到达近电极R-的下面，当其到达R1+下面时，传导快的神经纤维已经复极化了．这样由引导电极R-引导的负相动作电位始终只是某一类神经纤维的复合动作电位，其幅度自然 会低于引导电极R1+引导的正相复合动作电位。
推出结论：坐骨神经干双相动作电位中负相波波幅大于正相波波幅主要与神经纤维的数目、神经纤维的兴奋传导速度等2个主要因素有关。
参考文献：
[1] 王勇. 神经干动作电位引导及其兴奋传导速度的测定 [M]∥袁秉祥,闫剑群.机能实验学.第2版.北京:高等教育出版社，2007:50—52.
[2] 梁俊晖 引导电极间距对蟾蜍坐骨神经干动作电位幅度的影响.山西医科大学学报 2010：05.001