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蛙心的神经支配
生理学实验报告
实验内容:
一、对比实验分析心交感与心迷走神经作用下的不同效应
二、分别刺激两侧的心迷走-交感神经干,将产生的效应进行对比分析,以判断有无差别。
三、对比实验分析左右两侧神经在作用上的差别
课程名称:
生理学实验
实验人:
邓晓娟,张优(本次由邓晓娟执笔)
院系专业:
生命科学学院生命科学
学号:
1394120113941202
2013年11月6日
一、实验原理
(一)心脏的神经支配
1.支配心脏的传出神经为心交感神经和心迷走神经。
(1)、心交感神经的节前神经元位于脊髓第1-5胸段的中间外侧柱,其轴突末梢释放的递质为乙酰胆碱,后者能激活节后神经元膜上的N型胆碱能受体。
心交感节后神经元位于星状神经节或颈交感神经节内。
节后神经元的轴突组成心脏神经丛,支配心脏各个部分,包括窦房结、房室交界、房室束、心房肌和心室肌。
(2)支配心脏的副交感神经节前纤维行走于脑神经干中。
这些节前神经元的细胞体位于延髓的迷走神经背核和疑核,在不同的动物中有种间差异。
心迷走神经的节前和节后神经元都是胆碱能神经元。
节后神经纤维支配窦房结、心房肌、房室交界、房室束及其分支。
(二)心交感与心迷走神经的作用
(1)、心交感神经的作用
心交感N末梢释放NE作用于心肌细胞膜β1R,使膜对钙通透性增高,钙内流增多,引起正性变时、变力、变传导作用,结果CO增多、BP升高。
心率加快,心房、心室收缩、心输出量上升,血压上升。
机制:
去甲肾上腺素与心肌细胞膜上的β受体结合后,可使心肌细胞膜上的钙通道激活,Ca2+内流增加;并使细胞内肌质网释放的Ca2+增多,其最终效应使心肌收缩能力增强,每搏作功增加(正性变力作用)。
Ca2+内流增多,可使慢反应细胞0期动作电位的上升幅度增大,除极加快,房室传导时间缩短(正性变传导作用)。
另外,去甲肾上腺素能使自律细胞4期的内向电流加强,使自动除极速率加快,窦房结的自律性变高(正性变时作用)。
(2)、心迷走神经的作用
心迷走N末梢释放ACh作用于心肌细胞膜MR,使膜对钾通透性增高,钾外流增多,引起负性变时、变力、变传导作用,结果CO减少、BP降低。
心率降低,心房、心室舒张、心输出量下降,血压下降。
刺激迷走神经时也能使心室肌收缩减弱,但其效应不如心房肌明显。
迷走神经减弱心肌收缩能力的机制是由于其末梢释放的乙酰胆碱作用于M胆碱能受体后,可使腺苷酸环化酶抑制,因此细胞内cAMP浓度降低,肌浆网释放Ca2+减少。
机制:
ACh与心肌细胞膜上M受体结合后,可使肌质网释放Ca2+减少,ACh还能抑制钙通道,使Ca2+内流减少,其最终效应使心肌收缩能力减弱(负性变力作用)。
Ca2+内流减少,使房室交界处慢反应细胞的动作电位幅度减小,导致房室传导速度减慢(负性变传导作用)。
另外,ACh与M受体结合后,能激活细胞膜上的一种钾通道(IKACh通道),K+外流增加,于是膜电位变得更负;加之ACh能抑制4期的内向电流If其最终效应便心率减慢(负性变时作用)。
(三)两侧神经分布和作用上的差别
(1)、在动物实验中可看到,两侧心交感神经对心脏的支配有所差别。
窦房结的交感纤维主要来自右侧心交感神经,房室交界、心室肌的交感纤维主要来自左侧心交感神经。
在功能上,右侧心交感神经兴奋时以引起心率加快的效应
为主,而左侧心交感神经兴奋则以加强心肌收缩能力的效应为主。
(2)、两侧心迷走神经对心脏的支配也有差别,但不如两侧心交感神经支配的差别显著。
一般而言,右侧迷走神经对窦房结的影响占优势;左侧迷走神经对房室交界的作用占优势。
(四)心迷走神经的活动优势
在胸腔内,心迷走神经纤维和心交感神经一起组成心脏神经丛,并和交感纤维伴行进入心脏(心迷走交感混合神经干),与心内神经节细胞发生突触联系。
心迷走神经纤维和心交感神经纤维都有紧张性活动,但以迷走神经的活动为主
(五)阿托品
阿托品(atropine)的作用机制为竞争性拮抗体内胆碱能神经递质乙酰胆碱对M胆碱受体的激动作用。
阿托品与M胆碱受体结合,因内在活性很少,故一般不产生激动受体的作用,但能阻断乙酰胆碱与受体的结合,结果拮抗了乙酰胆碱的作用。
阿托品对于M胆碱受体的阻断作用有相当高的选择性,但很大剂量也有阻断神经节N1受体的作用。
二、实验材料
1.材料:
青蛙一只
2.试剂:
任氏液
3.器材:
张力换能器(双凹夹和肌动器)、支架、玻璃针、镊子、手术剪、普通剪刀、神经剪刀、绳子、蜡盘、培养皿、胶头滴管、铜锌弓、生理信号采集系统、电脑、电极线、露丝电极、刺激电极、大头针、蛙心夹。
三、实验步骤
(一)找蛙心的迷走交感神经干
在一侧下颌角与前肢间剪开皮肤----朝着背部剪开一些使皮肤切口较宽----分离皮下的结缔组织-----提肩胛肌-----用玻钩提起提肩胛肌准备将其剪断----剪断提肩胛肌------寻找神经-血管-肌肉束(皮动脉、颈静脉和迷走-交感混合神经干)-----找到静脉血管即找到了迷走神经——--游离神经干并穿线
(二)连接装置
接下来开胸,剪开心包膜,于心尖处夹上蛙心夹,连接传感器,安装好其它实验装置后,再小心地将刺激电极挂在神经干上--------开启计算机采集系统,调节扫描速度1.0s/div,描记一段正常心搏曲线。
调节适当的刺激强度(1.5V),延时最小,用连续单刺激模式分别刺激两侧的迷走交感神经干,观察心搏活动的变化。
随后加大刺激,再记录观察。
(三)测交感神经对心脏的作用
用蘸有阿托品溶液的棉球包裹住静脉窦和心房部位。
2~3min后,再用原刺激强度分别刺激两侧的神经干,观察并记录心搏活动的变化。
四、实验结果及分析
1、青蛙左侧正常情况下刺激神经干所测得的心搏图像
(1)用1.5V强度刺激
方式
强度(V)
波宽(ms)
延时(ms)
重复次数
频率(Hz)
扫描速度
灵敏度
连续单刺激
1.5
5
0
1
30
2.5/div
0.3g
迷走神经导致心搏下降
交感神经导致心搏有些微上升
我们可以从上图看出,当刺激为1、5V时,心搏有明显下降,而后又有一点轻微的偏高。
这是因为最开始迷走神经起主导作用,并且作用较大,即心搏跳动下降,但是由于刺激时间不够,并且强度不够,心搏并没有完全停止;之后迷走神经作用消失,主要由交感神经起作用。
心搏跳动有些微上升。
但是上升不明显。
主要是由于青蛙开始进入冬眠区,心交感神经作用减弱。
(2)用3.0V强度刺激
方式
强度(V)
波宽(ms)
延时(ms)
重复次数
频率(Hz)
扫描速度
灵敏度
连续单刺激
3
5
0
1
30
2.5/div
0.3g
交感神经导致心搏有些微上升
迷走神经导致心搏下降
我们可以从上图看出由于青蛙心脏露在空气中过久,搏动强度减弱,即在同样的灵敏度下,搏动幅度减小。
当刺激强度加大到3.0v并且刺激时间加长时,心迷走神经作用较强,心搏几乎停止,而后由于心交感神经作用有一点点些微上升。
2、青蛙右侧正常情况下刺激神经干所测得的心搏图像
(1)用1.5V强度刺激
方式
强度(V)
波宽(ms)
延时(ms)
重复次数
频率(Hz)
扫描速度
灵敏度
连续单刺激
1.5
5
0
1
30
2.5/div
0.15g
交感神经导致心搏有些微上升
迷走神经导致心搏下降
(2)用3.0V强度刺激
方式
强度(V)
波宽(ms)
延时(ms)
重复次数
频率(Hz)
扫描速度
灵敏度
连续单刺激
3
5
0
1
30
2.5/div
0.15g
交感神经导致心搏有些微上升
迷走神经导致心搏下降
从上图我们可以看出:
1)左右两侧引起心脏完全停搏时的刺激强度不同,右侧的刺激强度1.5V时,心脏并没有完全停搏,而左侧的刺激强度在1.5V时心脏几乎完全挺搏。
可以引起交感效应的刺激强度左侧远远高于右侧,说明左侧对刺激的敏感性高,标本较完好。
2)迷走效应表现为心脏完全停搏,说明迷走神经对心脏心室肌肉的搏动可以起强烈抑制作用;同时心率变化不明显,对节律性影响不明显。
3) 左右两侧迷走效应和交感效应未观察到明显差别,说明蛙类左右迷走交感神经束无明显的功能差异
3、青蛙心脏用阿托品处理后,刺激左侧神经干所测得的心搏图像
(1)用1.5V强度刺激
方式
强度(V)
波宽(ms)
延时(ms)
重复次数
频率(Hz)
扫描速度
灵敏度
连续单刺激
15
5
0
1
30
2.5/div
0.15g
(2)用15V强度刺激
方式
强度(V)
波宽(ms)
延时(ms)
重复次数
频率(Hz)
扫描速度
灵敏度
连续单刺激
15
5
0
1
30
2.5/div
0.15g
交感神经导致心搏些微上升
(3)用30V强度刺激
方式
强度(V)
波宽(ms)
延时(ms)
重复次数
频率(Hz)
扫描速度
灵敏度
连续单刺激
30
5
0
1
30
2.5/div
0.07g
交感神经导致心搏些微上升
我们可以从上面三幅图看出:
1)当用刺激强度为1.5V刺激时,无明显交感神经作用。
直到用刺激强度15V时,才引起心搏些微上升。
所以可引起迷走效应的刺激强度不能引起交感效应,说明迷走神经敏感性高。
2)由于心脏被阿托品包裹后,阻断了迷走神经对心脏的作用,我们可以看到当刺激神经干时,刚刺激时,心搏图心搏幅度瞬间加大,那是由于刺激青蛙导致青蛙除了心脏跳动外其他躯体也在搏动。
当随着记录时间的加长,我们可以看到随后心搏有些微上升。
我们用了不同强度刺激时,随着强度加大,心搏上升更明显。
4、青蛙心脏用阿托品处理后,刺激右侧神经干所测得的心搏图像
(1)用15V强度刺激
方式
强度(V)
波宽(ms)
延时(ms)
重复次数
频率(Hz)
扫描速度
灵敏度
连续单刺激
15
5
0
1
30
2.5/div
0.15g
交感神经导致心搏些微上升
(2)用30V强度刺激
方式
强度(V)
波宽(ms)
延时(ms)
重复次数
频率(Hz)
扫描速度
灵敏度
连续单刺激
30
5
0
1
30
2.5/div
0.15g
交感神经导致心搏些微上升
(3)用40V强度刺激
方式
强度(V)
波宽(ms)
延时(ms)
重复次数
频率(Hz)
扫描速度
灵敏度
连续单刺激
30
5
0
1
30
2.5/div
0.09g
交感神经导致心搏些微上升
我们可以从上面三幅图看出:
利用阿托品封闭了迷走效应之后,很明显迷走效应消失,但是交感效应并未明显出现。
此时刺激的频率为30Hz,刺激强度为40V。
该频率强度的刺激较低,交感效应很不明显。
从两者作用机理看,之前可能由于迷走神经已对心脏造成一定的影响,主要是肌细胞释放Ca2+的减少即内流Ca2+的减少。
这造成肌细胞两侧的Ca浓度差以及细胞外Ca2+的积累。
对于对细胞外Ca2+具有依赖性的心肌细胞来讲,高浓度的细胞外Ca2+较易引起心肌细胞的收缩增强,即交感效应。
因而该频率强度的刺激在迷走效应之后可使交感神经兴奋。
并且由于青蛙进入冬眠,代谢明显降低。
也会导致交感神经作用不明显。
五、注意事项
1. 神经周围的组织液需用棉球吸干,以防短路或电流扩散。
2. 每次刺激的时间不能过长,两次刺激之间必须间隔3~5 min,以防损伤神经。
3. 须常用任氏液湿润神经和心脏,以防组织干燥而失去生理机能。
4. 阿托品溶液过多过少都将对实验产生不良影响,因此建议用阿托品阻断迷走效应时采取少量多次的策略
5. 在神经下穿线只用于提起神经,便于穿保护电极,不能打结。
6. 实验是用连续单刺激模式,否则不能引起交感反应或迷走反应。
六、参考文献
1. 王庭槐,韩太真,王子栋等.生理学(第2版).北京:
高等教育出版社,2008.4.
2. 项辉,龙天澄,周文良等.生理学实验指南.北京:
科学出版社,2008.
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