電刺激與電記錄方法學(xué)

1、電刺激與電記錄方法學(xué),,電生理學(xué)方法(Methodology of Electrical Stimulation),起源：1791年，電流計的發(fā)明,,發(fā)展：20世紀(jì)20年代，電子管放大器、陰極射線 示波器 40年代，微電極技術(shù) 60年代，電壓鉗技術(shù) 70年代末，膜片鉗技術(shù),神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展與電生理學(xué)技術(shù)的進步密切相關(guān),,電生理,,,,

2、,,與神經(jīng)科學(xué)有關(guān)的諾貝爾獎項,電生理學(xué)實驗室布置示意圖,刺激器的演變,鋅銅弓,,感應(yīng)線圈刺激器,,晶體管刺激器,,集成電路刺激器,,計算機模擬刺激器,電刺激方法學(xué),A,B,C,“陽臺實驗”,A,B,C,利用電刺激方法得出：,,可興奮組織的時間—強度曲線有髓纖維的節(jié)間長度神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)速度可興奮組織的不應(yīng)期神經(jīng)—肌肉接頭傳遞障礙的診斷外科手術(shù)中神經(jīng)分支的判斷腦部核團的判斷疼痛與癲癇的控制PD的治療（細(xì)胞刀）...,

3、1.電刺激的特性2.神經(jīng)組織制備的特性3.選擇性電刺激方法4.刺激電流擴散的控制,主要內(nèi)容：,1. 性質(zhì)易于描述2. 施行方便，可精確控制3. 刺激是可逆的，短時間內(nèi)可重復(fù)給予,,電刺激的種類,方波、直流電、鋸齒波、三角波、正弦波…,電刺激是適宜的人工刺激,一、電刺激的特性電刺激：強度 時間 頻率,1.強度 閾強度：能引起可興奮組織興奮的最小刺激強度。 相當(dāng)閾此種強度的刺激為閾刺激；

4、 能恰使膜去極化達(dá)到閾限的電流為閾電流。,2.時間 刺激要求一定的作用時間，即刺激脈沖的波寬。 強度與波寬的關(guān)系：時間～強度曲線,時值： 保持強度～時間變化率不變的情況下，兩倍于基強 度的刺激引起組織反應(yīng)的最短刺激時間。,時值?。号d奮性高時值大：興奮性低,3.頻率,,絕對強度尺度：電刺激類型、輸出阻抗、強度、時間、頻率

5、 電極與組織的相對位置、電極的形狀與物理 特性、神經(jīng)組織的成分…,生物校準(zhǔn)尺度：用刺激引起的生物效應(yīng)作為刺激強度的相對尺度。 以剛出現(xiàn)的電反應(yīng)為1T，更強的刺激以1T的倍 數(shù)表示。優(yōu)點：以生物效應(yīng)將刺激強度標(biāo)準(zhǔn)化，

6、 且易于監(jiān)測。,,例： 外周神經(jīng)干 AP 中 Aα 纖維成分出現(xiàn)為 1T Aβ 纖維成分出現(xiàn)為 2T Aδ 纖維成分出現(xiàn)為 5T C 纖維成分出現(xiàn)為 20T,神經(jīng)電刺激的極性法則,1. 通電時的陰極興奮作用,

7、當(dāng)與直流電源相連的電極與神經(jīng)組織接觸時，電流的移動方向是：,,A:電流從正極通過膜外溶液流至負(fù)極B:電流從正極流向膜內(nèi)，通過胞漿流向負(fù)極，再經(jīng)膜 內(nèi)流出至膜外負(fù)極,,,,,,正極： 內(nèi)向電流負(fù)極： 外向電流,陽極： 內(nèi)向電流在具有電阻與電容性質(zhì)的膜上造成的電壓降 與膜原有的極化狀態(tài)（內(nèi)負(fù)外正）一致，使膜超極化；,陰極： 外向電流造成膜兩側(cè)出現(xiàn)內(nèi)正外負(fù)的電壓降，與膜原有 的極化狀態(tài)方向相反，使膜

8、 去極化，達(dá)到閾電位水平 產(chǎn)生 動作電位。,,,2.斷電時的陽極刺激作用 電流接通時興奮發(fā)生在陰極，同時陽極部位加重了極化 狀態(tài)，電荷過剩。,陽極：電流斷開時，過剩的電荷消失，膜的狀態(tài)由通電時的 超極化回到靜息狀態(tài)，這種局部極化狀態(tài)的消退相當(dāng) 于去極化。,陰極：斷電時陰極部位的去極化減弱，興奮性有所降低， 稱為陰極后阻抑。,通電時興奮發(fā)生在陰極部位，斷電時興奮發(fā)生在陽極部位。通常情

9、況下：通電刺激效應(yīng) > 斷電刺激效應(yīng),,刺激偽跡,刺激電流（電壓）通常比生物電反應(yīng)大，刺激脈沖可被記錄電極拾取，記錄系統(tǒng)形成偽跡。,偽跡的成分：,電容成分,,電阻成分,刺激偽跡與刺激強度成正比，過小：不能起標(biāo)記作用 過大：覆蓋生物信號,減小刺激偽跡方法：1）增大刺激電極與記錄電極之間距離2）在刺激與記錄電極之間連接地線3）應(yīng)用隔離器，且隔離器盡可能靠近被刺激生物體,刺激電

10、極電極材料：1）良性導(dǎo)體；2）毒性?。?3）價格便宜電極種類1）單極電極：尖端面積小，可產(chǎn)生足夠密度的電流 作用電極為一根金屬絲，尖端較細(xì)，接電源陰極，無關(guān) 電極面積較大,接電源陽極。 缺點：刺激偽跡較大2）雙極電極：兩個并列、間隔<1mm或更小但不短路的白金 絲或不銹鋼絲。,,,,,,,,,,,,,R,,,,S ?,問題：應(yīng)用雙極刺激電極時, 電極的極性應(yīng)如何放置？,急性實驗用電

11、極,導(dǎo)電性能是首要標(biāo)準(zhǔn). 仍需注意插入神經(jīng)組織的電極可引起神經(jīng)元壞死、毛細(xì)血管破裂、組織水腫等不良反應(yīng)。,慢性埋藏電極,在神經(jīng)組織中埋藏刺激或記錄電極，便于在動物正常清醒情況下，給予刺激或記錄神經(jīng)元電反應(yīng)。,金屬材料對神經(jīng)組織的毒性是首要標(biāo)準(zhǔn)。長期埋置電極可造成：局部膠質(zhì)細(xì)胞增生、神經(jīng)元核仁位置改變等結(jié)構(gòu)變化。,,白金 不銹鋼 鎢 銀 銅,,,,,,,二、神經(jīng)組織制備的特性,1.可興奮組織的電導(dǎo)

12、與其含水量有關(guān)。 肌肉組織含水量：75％ 腦組織含水量：68％電導(dǎo)的不均勻性提示：強電流刺激可使電流流向非預(yù)期刺激的結(jié)構(gòu)。故中樞宜采用微刺激。,軟膜組織電阻：50-100Ω/cm2 特點：軟膜組織暴露在空氣中后，電阻與電容性質(zhì) 改變，實驗中可不再考慮,近腦室和腦脊液電阻：灰質(zhì)電阻=1:6軟脊膜的腦脊液具有較大的電流效應(yīng),2.神經(jīng)纖維的直徑,細(xì)胞外刺激條件下 直徑粗的軸突：施加弱電流即可興奮

13、 直徑細(xì)的軸突：施加強電流才可興奮,3.神經(jīng)元的不應(yīng)期,,條件－檢驗刺激方法（兩刺激參數(shù)相同）,,通常，神經(jīng)纖維越粗，傳導(dǎo)速度越快，不應(yīng)期越短。 外周粗纖維不應(yīng)期：1ms 中樞Aδ-C纖維不應(yīng)期：0.6-2.0ms,不應(yīng)期的測定,,4.同步放電,電刺激神經(jīng)組織可產(chǎn)生以下結(jié)果：（1）模擬一個系統(tǒng)的正常機能活動（2）中斷一個系統(tǒng)的正常機能活動（3）產(chǎn)生與正常機能無關(guān)的活動電刺激腦：許多神經(jīng)元出現(xiàn)同步放電。其結(jié)果使神

14、經(jīng)遞質(zhì)釋放增多并在細(xì)胞間隙堆積，或胞外某些物質(zhì)被神經(jīng)元攝取而枯竭。,5.激發(fā),重復(fù)電刺激腦部（數(shù)秒/日,連續(xù)數(shù)日），如杏仁核、尾核、海馬等，可出現(xiàn)被稱為“激發(fā)”的現(xiàn)象： （1）閾值降低 （2）痙攣,,癲癇發(fā)作（點燃模型）,有時重復(fù)電刺激出現(xiàn)“負(fù)激發(fā)”：受刺激腦部興奮性降低,6.延遲效應(yīng),大部分腦組織對電刺激的反應(yīng)是立即出現(xiàn)， 電刺激運動皮層：1-2S后即出現(xiàn)反應(yīng)部分腦區(qū)的刺激效應(yīng)需經(jīng)數(shù)小時或時日才出現(xiàn) 電刺激貓

15、外測下丘腦：1h內(nèi)無任何反應(yīng)， 24h后進食量增加600％。,7.可疲勞性,電刺激后腦結(jié)構(gòu)可出現(xiàn)疲勞,先后順序為：（1）數(shù)秒內(nèi)迅速疲勞，如運動皮層（2）數(shù)分鐘內(nèi)緩慢疲勞，如尾核與殼核（3）不疲勞，如刺激外側(cè)下丘腦可引起無限期 瞳孔收縮.,8.變異性,,三.選擇性刺激,,1.分級強度刺激弱刺激：興奮Ⅰ類纖維，以Aα出現(xiàn)為1T 刺激強度 ( T )

16、 興奮的纖維 1.3 - 2.0 Ⅱ類（ Aβ） 2.0 - 2.5 Ⅰ類（ Aα）達(dá)最大值 5.0 Ⅱ類（Aβ） 達(dá)最大值 5.0以上

17、 Ⅲ類開始興奮,弱刺激：興奮Ⅰ類纖維，以Aβ出現(xiàn)為1T 3.0 – 6.0 Aδ 10.0 所有的有髓纖維 15.0-20.0 C,選擇性興奮粗

18、纖維,局麻藥（可優(yōu)先阻斷細(xì)纖維）＋ 分級強度刺激,選擇性興奮細(xì)纖維,粗纖維對壓迫、缺血、缺氧、冷凍或某些藥物敏感，用上述方法將粗纖維阻斷后 ＋ 分級強度刺激,,,分級強度刺激法缺點：隨著刺激強度的增加，閾值較高的纖維興奮的同時，可使全部粗纖維興奮。故該法只能選擇性興奮較粗的有髓纖維,2.雙排放刺激（條件－檢驗刺激）,原理：利用軸突的不應(yīng)期,刺激特定的細(xì)纖維,方法1.條件刺激強度：達(dá)到使全部粗纖維都興奮的程度2.檢驗刺激強度：除

19、興奮全部粗纖維外，還應(yīng)興奮 一種以上細(xì)纖維 (Aδ,C)3.調(diào)節(jié)2個脈沖間隔并逐漸縮短,使檢驗刺激出現(xiàn)在 條件刺激引起的全部粗纖維興奮的不應(yīng)期內(nèi),此時 原來由檢驗刺激興奮的粗纖維均不出現(xiàn)反應(yīng),只剩 下原有檢驗刺激興奮的粗纖維成分 選擇性興 奮細(xì)纖維.,,3.順向刺激與逆向刺激（Anti-stimulation and ortho-stimulation）,順向刺激與記錄,,,,,,

20、,,,,,S順,,,,R,逆向刺激與記錄,,,,,,,,R,,,S逆,逆向反應(yīng)的特點:1.相對恒定的潛伏期;2.可跟隨高頻電刺激;3.碰撞實驗是檢驗?zāi)嫦?反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn).,問題:如傳導(dǎo)距離相等,纖維類別相同,順向反應(yīng)與逆 向反應(yīng)的潛伏期是否有差別?,碰撞實驗,,,,,,,,,,,,,,,S1,S2,,,,R,如果S1與S2不同時到達(dá)記錄點,可分別記錄出順向反應(yīng)與逆向反應(yīng). 調(diào)節(jié)S1與S2間隔,使順向刺激與逆向刺

21、激引起的反應(yīng)在同一記錄部位相撞時,反應(yīng)消失.,用途:研究CNS內(nèi)兩點間的機能聯(lián)系特點:1.研究神經(jīng)元之間聯(lián)系的同時觀察其電生理學(xué)特性 2.研究刺激部位與記錄部位之間的機能聯(lián)系 3.簡便易行,碰撞實驗,4. 跟隨不能,粗纖維可跟隨高達(dá) 50Hz 頻率的刺激(刺激反應(yīng)一一對應(yīng)),50Hz 刺激可阻滯傳導(dǎo)速度較慢的A類纖維(Aδ),10-20Hz時 C纖維被阻滯.,高頻刺激可選擇性地興奮粗纖維.,,,,實驗,5.陽極

22、阻滯,陽極下可興奮組織地靜息電位遠(yuǎn)離閾電位,不易引起動作電位,使神經(jīng)沖動受阻. 陽極下的粗纖維更容易超極化.,陽極下粗纖維首先受到阻滯.,方法,在可控制直流電作用下,隨著電流強度的增加,受阻滯的神經(jīng)纖維按照以下順序先后受阻:,50 - 500μAAα Aβ Aδ ……,,,,,不足:1)神經(jīng)纖維有快速損傷的危險(直流電熱效應(yīng)與 電解效應(yīng)) 2)斷電時出現(xiàn)陽極興奮,改進:1)選用陰極

23、,陽極位置倒換的短脈沖電流 2)選用前沿陡,后沿呈指數(shù)下降的三角波 3)選用三級電極(兩端為陽極,中間為陰極),6.脊髓索局限刺激,傳統(tǒng)方法:在預(yù)備刺激的脊髓索上放置刺激電極,同時將 與其相鄰的索在刺激電極的尾側(cè)端給予橫斷, 使興奮不能沿?zé)o關(guān)的索或束下行.,,,,,,頭端,尾端,DLF DC DLF,● ●,,,刺激電極,,,,橫切,缺點:仍有電流擴散,,解決方法:,1)

24、控制刺激電流強度2)使用同心圓電極3)應(yīng)用單極刺激4)應(yīng)用隔離制備方法 A:橫切制備 B:用塑料薄膜或云母片將DC與DLF隔離,7.定位微刺激,在脊髓,中樞腦部經(jīng)立體定位,可用微刺激興奮或損毀局部神經(jīng)組織.,刺激電極: Ø10 - 15μm金屬微電極(電極干絕緣) 玻璃微電極(內(nèi)含鎢絲,尖端裸露),刺激: 弱電流(100 μA) 單脈沖:可直接興奮神經(jīng)元 串脈沖:可直接

25、興奮神經(jīng)元,也可經(jīng)突觸興奮 神經(jīng)元.,8.細(xì)胞外,內(nèi)刺激,方法: 應(yīng)用多管微電極 多管微電極,,給予電流刺激記錄電反應(yīng)平衡或給藥,注意事項: 1) 被刺激細(xì)胞體積應(yīng)足夠大 2) 電極尖端較粗,易損傷細(xì)胞,9.,四.刺激電流的擴散,1.有效興奮點,1939年:分級強度刺激時,AP潛伏期隨刺激強度增加而縮短;1944年:分離坐骨神經(jīng)標(biāo)本(5根纖維)發(fā)現(xiàn) 1.2T刺激

26、 ?為15.0μm纖維出現(xiàn)AP (1) 2.0T刺激 ?為9.5μm纖維出現(xiàn)AP (2) 3.0T刺激 ?為8.0μm纖維出現(xiàn)AP (1) 10.0T刺激 ?為4.0μm纖維出現(xiàn)AP (1),問題:上述逐次被興奮的纖維,特別是粗纖維AP的潛伏期隨著 細(xì)纖維AP的出現(xiàn)而向前移動,即隨著刺激強度增大,粗 纖維AP潛伏期縮短.,,疑問: 傳導(dǎo)速度與纖維直徑成

27、正比例的變化.,原因: 刺激強度增大 電流向更遠(yuǎn)距離擴散 刺激的 有效興奮點由原來的陰極下逐漸向紀(jì)錄電極處移動 刺激電極與記錄電極之間距離縮短 潛伏期變短,,,,,V=,,,S,T,2.跨索刺激效應(yīng),3.潛伏期跳躍,1979:Mayer記錄下丘腦腹內(nèi)側(cè)核對刺激中腦中央灰質(zhì) 引起的逆向反應(yīng)中發(fā)現(xiàn).隨著刺激強度增大,逆向 反應(yīng)的潛伏期可縮短或向前跳躍,最大可達(dá)9.8ms.,

28、將此種發(fā)生在神經(jīng)元上AP潛伏期縮短的現(xiàn)象稱為“潛伏期跳躍”.,原因: 1)電流擴散使刺激電極與記錄電極間距離縮短; 2)刺激部位神經(jīng)元軸突側(cè)支有不同的閾值.,,在大鼠在體制備上發(fā)現(xiàn),刺激強度增加時,不僅出現(xiàn)潛伏期縮短,還可出現(xiàn)2-7個附加的鋒電位.,,原因: 1)電流擴散 刺激點與記錄點距離縮短; 2)電流擴散并興奮其他傳入纖維 引起附加 AP,,,在 CNS 中發(fā)現(xiàn),給予重復(fù)電刺激(1-

29、20Hz),還可出現(xiàn)潛 伏期逐漸延長的現(xiàn)象,稱“潛伏期漂移”(latency drifting).,原因: 可能與興奮后抑制的逐漸積累有關(guān).,4.有效電流擴散,應(yīng)用單極刺激電極: 有效刺激距離與閾電流強度之間關(guān)系為,CNS內(nèi)有髓纖維與刺激電極距離越遠(yuǎn),閾值越高;統(tǒng)一距離情況下,纖維傳導(dǎo)速度越快,閾值越低.,刺激電流有效擴散半徑與電極種類和電極尖端大小有關(guān),單極電極:有效擴散半徑最大雙極電極:有效擴散半徑次之同心圓電極:有

30、效擴散半徑最小,Ф10μm的單極刺激電極: 10 μA短脈沖,擴散范圍為150 μm內(nèi)有髓纖維 100 μA短脈沖,擴散范圍為500μm內(nèi)有髓纖維,5.刺激電流與擴散距離關(guān)系,刺激電極位于神經(jīng)組織深部,其尖端完全被神經(jīng)組織 包裹,刺激電流以輻射形式向所有方向以球形擴散;,刺激電極位于神經(jīng)組織表面,刺激電流以半球狀對稱 流動,最容易興奮的部位是有髓纖維朗飛氏結(jié),0.1μA即可 將其興奮,故刺激電流擴散取決于電

31、極與朗飛氏結(jié)的 距離,小 結(jié),電刺激技術(shù)是發(fā)展中技術(shù);電刺激方法存在局限性;電刺激是一個單調(diào)的非特異刺激,只能刺激 已有的機能,卻無法創(chuàng)造新的機能;4. 應(yīng)正確使用電刺激技術(shù),避免濫用.,神經(jīng)系統(tǒng)活動的最基本或唯一的直接表現(xiàn)形式,,電變化,50年代： 微電極技術(shù),細(xì)胞水平,70年代：,膜片鉗技術(shù),分子水平,,,電記錄方法學(xué)（Methodology of Electrical Recording),生物體,,,,S,

32、,,,R,放大器,生物放大器微電極放大器膜片鉗放大器,,,,示波器記錄儀計算機,顯示和記錄裝置,,,,,,電生理記錄方法： 粗電極記錄：整體水平 微電極記錄：細(xì)胞、通道水平 在體記錄： 整體水平、細(xì)胞、通道水平

33、 離體記錄：,,,,,電記錄技術(shù),一.器官或整體水平的電記錄方法1. 容積導(dǎo)體記錄,生物體可興奮細(xì)胞,,,,,,,,,,,,,,,,,周圍組織間液：,具有長、寬、厚三維空間容積導(dǎo)體。,,,如果沒有電流在容積導(dǎo)體內(nèi)流動，容積導(dǎo)體各處的電位是相等的。,只有當(dāng)可興奮細(xì)胞傳導(dǎo)沖動時才有電流在細(xì)胞間 流動。活動區(qū)與不活動區(qū)之間才會出現(xiàn)電位差。,由于細(xì)胞間液里含有導(dǎo)電性能的電解質(zhì)，所以腦內(nèi)某

34、些神經(jīng)元活動產(chǎn)生的電流變化，往往影響整個中樞神經(jīng)系統(tǒng)所發(fā)生的電變化，即在整個容積導(dǎo)體的范圍內(nèi)可以引導(dǎo)到電反應(yīng)。,,,,,,,,,,,,,腦電波記錄部位在頭皮，電位發(fā)生在顱內(nèi)。,,容積導(dǎo)體,許多在體的電生理記錄方法已成為獨立的臨床診斷手段，如心電圖、腦電圖、肌電圖等。,,通過容積導(dǎo)體的電記錄,單極引導(dǎo)：,,,,,,R1,電場,,+,,-,,,,R2,遠(yuǎn)離電場，即容積導(dǎo)體內(nèi)相對不活躍的部位，活動組織產(chǎn)生的電場影響之外的部位—無關(guān)電

35、極或參考電極，該處的電位相當(dāng)于零電位。,置組織活動時產(chǎn)生的電場中——測試電極,,單極引導(dǎo)：,測試電極近電源處,正電位,測試電極近電匯處,負(fù)電位,,,測試電極距離電源或電匯越近，電位數(shù)值越大；測試電極距離電源或電匯越遠(yuǎn)，電位數(shù)值越小。,真正的正電位與負(fù)電位只能用單極引導(dǎo)才能得到。,,雙極引導(dǎo)：,兩個記錄電極均放在組織活動時所產(chǎn)生的電場當(dāng)中,所測得的電位表示兩電極之間的電位差，兩個電極的相對位置越近，電位差越小。,電場,1.

36、肌電圖（Electromyogram,EMG）,在活體內(nèi)，當(dāng)肌肉收縮時，動作電位可從肌纖維經(jīng)組織的導(dǎo)電作用反映至皮膚表面。在皮膚表面放兩個金屬電極或?qū)⑨橂姌O直接刺入肌肉內(nèi)，可記錄到肌肉活動時的動作電位。這種記錄稱作肌電圖。,,測定整個 運動系統(tǒng) 功能的一種手段,上運動神經(jīng)元（皮質(zhì)）,下運動神經(jīng)元（前角細(xì)胞和神經(jīng)軸索）,神經(jīng)肌肉接頭,肌肉,,,,,,EMG電極：,1）針型電極（常用）2）表面電極,EMG測定一般分4個觀察步驟：

37、1）插入電位2）靜息期3）MUP4）募集電位,1）插入電位 當(dāng)針電極插入正常肌肉時，在大部分情況下，只在針電極插入或移動瞬間出現(xiàn)一些持續(xù)時間很短的電位變化，稱為插入電位。針電極移動一停止，插入電位即消逝。這是針電極對肌纖維或神經(jīng)分支的機械刺激及損傷作用所引發(fā)的電位。,當(dāng)發(fā)現(xiàn)插入電位活動明顯減少或缺無的插入電位時,,提示肌纖維數(shù)量減少（嚴(yán)重肌萎縮或肌纖維化）,*這時先排除技術(shù)性原因：

38、導(dǎo)線破裂、插入不夠深使針停留在皮下脂肪內(nèi)等 。,當(dāng)發(fā)現(xiàn)插入電位延長,,提示肌肉的易激惹或肌膜的不穩(wěn)定（失神經(jīng)狀態(tài)、肌強直、肌炎）,2）靜息期,觀察肌肉在不收縮時（完全放松）是否有異?；顒?。,當(dāng)神經(jīng)、肌肉有疾患時，在肌肉放松時，會出現(xiàn)異常的電位發(fā)放。自發(fā)性電位包括纖顫電位、正銳波、束顫電位、肌蠕顫放電及復(fù)合性重復(fù)放電。最常見的為纖顫電位、束顫電位。,1、纖顫電位： 肌纖維自發(fā)性收縮產(chǎn)生的電位（電壓<300

39、1;v,持續(xù)時間大多<20ms, 頻率2-10次/秒）。,下運動神經(jīng)元病變所致,脊髓前角細(xì)胞及周圍神經(jīng)發(fā)生病變時，肌肉失去神經(jīng)支配出現(xiàn)肌肉纖維顫動時產(chǎn)生的電位。,2、束顫電位：,束顫電位是在肌肉放松時產(chǎn)生的運動單位自發(fā)發(fā) 放電位。是由同一神經(jīng)元所支配的全部或部分肌纖維 興奮產(chǎn)生的電位。 波幅：2-10mv; 持續(xù)時間可達(dá) 2-30ms ; 發(fā)

40、放頻率：幾分鐘一次至每秒數(shù)十次。,束顫電位本身不能確定為異常，只有同時發(fā)現(xiàn)纖顫電位等才有肯定的病理意義。是運動神經(jīng)元?。ㄈ缂顾枨敖腔屹|(zhì)炎）和神經(jīng)根疾患的主要表現(xiàn)。,MU是隨意收縮最小的功能單位。神經(jīng)和肌肉發(fā)生病變時會影響到肌肉的結(jié)構(gòu)和功能， MUP可反映其變化。,,,,,4）募集電位,大力收縮時引出。 參加收縮的運動單位數(shù)量和發(fā)放頻率有所增加，有些區(qū)域電位密集不能分離出單個電位， 有些區(qū)域仍可見單個運動單

41、位，稱混合相（圖B）。,最大力收縮時，無法分辨出單個運動單位電位電壓 顯著升高，不同振幅與頻率的運動單位的電位參差重疊， 稱干擾相（圖A）。,,,腦電圖（EEG）：,人類或脊椎動物在安靜情況下，即使沒有任何特定的刺激，在腦表面也能記錄到持續(xù)節(jié)律性的電位變化，這種電位變化稱為腦的自發(fā)電活動或腦電圖。,,正常人大腦發(fā)放的基本節(jié)律：,根據(jù)腦電波的頻率、波幅、波型、發(fā)作性發(fā)放及位相關(guān)系確定是否異常。,腦電圖的常規(guī)記錄方法：,單極引導(dǎo)（mono

42、polar lead）：,一個引導(dǎo)電極與一個參考電極（通常放在一側(cè)耳垂上）之間的電位差。,雙極引導(dǎo)（Bipolar lead）：,引導(dǎo)一對電極間的電位變化。,把引導(dǎo)電極直接放在大腦皮層表面記錄其自發(fā)和誘發(fā)電活動，所得圖形稱皮層電圖（ECoG). 一般直接從皮層記錄的電位要比從頭皮記錄的電位大10倍。,EEG對異常腦活動敏感但不特異 腦部的彌漫或局限損害; 癲癇、腦炎、腫瘤及腦血管疾病診斷.,50%以上的癲癇

43、患者，在發(fā)作間期有異常腦電活動，出現(xiàn)棘波、尖波、棘-慢復(fù)合波或爆發(fā)性節(jié)律等病理波。,部分癲癇患者，在發(fā)作的間歇期腦電圖上不出現(xiàn) 癇性放電，可用過度換氣、閃光刺激、睡眠等誘發(fā)方 法，使?jié)撛诘漠惓２ǔ尸F(xiàn)，即誘發(fā)試驗。,,（二）誘發(fā)電位記錄,誘發(fā)電位記錄技術(shù),1913年:,感覺機能的中樞定位;神經(jīng)元之間連接及投射關(guān)系.,計算機應(yīng)用:平均誘發(fā)電位技術(shù)(臨床應(yīng)用),誘發(fā)電位亦稱為場電位，它不是單細(xì)胞放電，而 主要由許多突觸后電位總

44、和而成。,誘發(fā)電位是與自發(fā)電位相對而言，常常出現(xiàn)在自發(fā)電位的背景上。應(yīng)用計算機可以把在發(fā)生時間上不規(guī)則的自發(fā)腦電經(jīng)過疊加相互抵消為一條平坦的線，而把有一定潛伏期的誘發(fā)電位突出出來。,誘發(fā)電位的鑒別：,1）潛伏期：,誘發(fā)電位的出現(xiàn)與給予刺激之間有一定的時間關(guān)系，即誘發(fā)電位必有一定的潛伏期。,,,,,,,,,,,,,,2）反應(yīng)型式：,不同感覺系統(tǒng)的反應(yīng)型式可以不同。例如聽覺的皮層誘發(fā)電位, 視覺的皮層誘發(fā)電位。,,同一系統(tǒng)中反應(yīng)型式相同

45、。如在聽系統(tǒng)，刺激蝸神經(jīng)或刺激斜方體在皮層記錄到的誘發(fā)電位都是相同的。,3）空間分布：,誘發(fā)電位在腦內(nèi)有一定的分布，即刺激外周某一部位，誘發(fā)電位只限于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的一定部位（指主反應(yīng)）—點對點傳導(dǎo)。,,,4）與偽跡的關(guān)系,刺激偽跡對測定誘發(fā)電位的潛伏期起到標(biāo)記的作用。但偽跡過大可掩蓋誘發(fā)電位，甚至在沒有誘發(fā)電位的情況下，將偽跡誤認(rèn)為誘發(fā)電位。 簡單的鑒別方法：將刺激電流的極性倒轉(zhuǎn)，因偽跡是一種物理現(xiàn)象，它必定會因

46、極性倒轉(zhuǎn)而倒轉(zhuǎn)；而誘發(fā)電位是由電流刺激所引起的生理反應(yīng)，它不會因刺激電流極性的改變而改變。,,（一）視覺誘發(fā)電位 （Visual Evoked Potential,VEP ）,經(jīng)視網(wǎng)膜給予視覺刺激時，在兩側(cè)后頭部（枕葉皮層）記錄到的電位變化。,,（二）聽覺誘發(fā)電位 （auditory evoked potential,AEP or auditory brainstem response,ABR）,短聲刺

47、激時在頭皮上記錄到的聽覺誘發(fā)電位。,聽覺誘發(fā)電位（AEP）：,早成分(前50ms）,前10ms內(nèi)幾個波形（遠(yuǎn)場電位或腦干電位） 聽神經(jīng)、腦干電活動。,其后12ms-50ms的波形（中潛伏期電位）：丘腦非特異核團、內(nèi)側(cè)膝狀體、聽皮質(zhì)電活動。,,,,按潛伏期長短分為:,晚成分（100ms以后）： 反映大腦皮層投射區(qū)活動的電位。 N100負(fù)波: 波幅高，易于識別. 臨床上可作為測定聽閾及診斷疾病的指標(biāo)。

48、,但“晚成分” 易受覺醒和注意力的影響。,記錄方法:引導(dǎo)多采用單極引導(dǎo)法，引導(dǎo)電極置于10/20法的頭頂Cz部位，參考電極置于乳突部相當(dāng)于A1部位。也可采用C3-A2，C4-A2。,（三）體感誘發(fā)電位 （somatosensory evoked potential,SEP）,給予皮膚感受野或外周神經(jīng)刺激，在刺激的對側(cè)大腦皮層軀體感覺區(qū)記錄到的大腦皮層電活動。,家兔大腦皮層體感誘發(fā)電位,（四）髓背誘發(fā)電位,刺激外周神經(jīng)軀

49、體感覺傳人神經(jīng)時，在脊髓背表面記錄到的電位變化。該電位由一個峰電位，一個高幅負(fù)相電位和一個低幅、長持續(xù)期的正電位所組成。,峰電位:是脊髓內(nèi)傳導(dǎo)速度最快的初級傳人纖維 的動作電位；慢的負(fù)向電位:代表背角中間神經(jīng)元的活動，緊隨負(fù)向電位之后的正向電位是初級傳人末梢去極化在脊髓背表面的一種反映。,脊髓背表面電位在全身麻醉無法觀察體征時，可一定程度上反映的脊髓功能情況，麻醉對其幾乎無任何影響。,二. 細(xì)胞水平的電記錄方法,,,,

50、細(xì)胞內(nèi)記錄,,,細(xì)胞外記錄,（一）細(xì)胞外記錄,通常在細(xì)胞外記錄得到一個短暫的雙相峰波（正-負(fù)）。有時可能記錄到單相的正峰電位，甚至可記錄到三相電位（正-負(fù)-正）。,在細(xì)胞外得到的電位比細(xì)胞內(nèi)記錄小很多，因為信號被低電阻的細(xì)胞外通路分流所致。一般為0.1-20mv變化,<? 5 % 。,細(xì)胞外記錄,,判斷一個動作電位是屬于一個或幾個神經(jīng)元的標(biāo)準(zhǔn)： 動作電位的形狀和振幅。,鑒別方法：,放電在形

51、狀和振幅是相同的,在不同程度或不同組織刺激下發(fā)生全或無的變化,在刺激作用下有一定的潛伏期和特有的發(fā)放次序,,放電屬于同一神經(jīng)元,鋒電位的形狀和極性取決于,鋒電位的時程: 1.0-1.5ms 與胞體的興奮有關(guān)；,0.5ms 與軸突的興奮有關(guān)；,15-20ms 與樹突的興奮有關(guān)。,（二）細(xì)胞內(nèi)記錄,細(xì)胞內(nèi)記錄: 可獲得細(xì)胞在靜息期與活動期有關(guān)膜電 位變化的定量的資料。,膜電位 突觸電位 動作電位,細(xì)胞

52、內(nèi)記錄,細(xì)胞內(nèi)記錄要求:,1）穩(wěn)定性：,兩方面,,,機械運動（如實驗臺）,動物體運動（如呼吸）,微電極和所插入的細(xì)胞之間的相對位移不能超過幾個?m，才能持久地記錄細(xì)胞內(nèi)電位。,玻璃微電極金屬電極（鋼、鎢等）：,,2）合格的微電極是記錄細(xì)胞電位的重要條件：,（1）玻璃微電極：,硬質(zhì)玻璃管拉制的玻璃微管,尖端直徑 = 或〈1µm,導(dǎo)電性：微電極內(nèi)充灌鹽溶液,2%旁安天藍(lán)0.5 mol /L 醋酸鈉（PH 7.7）,標(biāo)

53、記電極尖端位置,,通陰極電流2~10µA/min,,,,,,,微電極電阻：5~20 M?,電阻過小： 〈 1-2M? 表示電極尖端可能折斷；電阻過大： 〉20 M? 表示電極中可能有氣泡。,細(xì)胞內(nèi)記錄： 10-20 M? 細(xì)胞外記錄：5-6 M?,（2）金屬微電極：,優(yōu)點：電阻低，機械強度高。常用作慢性埋藏電極。 制作較復(fù)雜，常用鋼、鎢（直徑0.23~0.25mm）,

54、 其中鎢絲金屬微電極較為常用。,三、電壓鉗技術(shù) (The Voltage-Clamp Method),,,離子流,,形成動作電位的基礎(chǔ),,,電壓鉗技術(shù),,維持在一個固定水平,了解各種離子在細(xì)胞活動過程中的跨膜規(guī)律將欲研究的單一離子流從眾多復(fù)合的離子流中分流出來,,,電壓鉗：定量測定細(xì)胞興奮時的離子電流的方向、振幅和時程。,,負(fù)反饋放大器,電壓鉗技術(shù)的局限性,電壓鉗是通過控制膜電流研究離子通道.1)不能測定單一通道電流,因為

55、鉗制的膜面積 較大,包含大量隨機開放或關(guān)閉的離子通道; 且背景噪音大,可掩蓋單一通道的電流;,2)對體積較小的細(xì)胞進行此實驗技術(shù)上有困難 (單個細(xì)胞上需放置兩根電極).,膜片鉗技術(shù)(The Patch-Clamp Method),1-3個離子通道!,離子通道模型的提出及實驗證明,20世紀(jì)60年代, Hodgkin 和 Huxley 利用槍烏賊巨大軸突，分析了動作電位的產(chǎn)生，并在此基礎(chǔ)上建立了Na+ 、K+ 通道模型。,,

56、1972年：Katz在對神經(jīng)肌肉接頭后膜的研究中，記錄到 n型Ach受體（nAchR）離子通道的電導(dǎo)、平均 開放時間和開放頻率。1976年：Neher和Sakman用膜片鉗技術(shù)記錄到nAchR單個 離子通道電流，并因此獲1991年度諾貝爾獎。1981年：Miledi將生物合成的nAchR的cRNA注射到非洲

57、 爪蟾的卵母細(xì)胞中，在卵母細(xì)胞膜上表達(dá)出這 種離子通道的受體。1983- Numa用重組DNA克隆技術(shù)，確定了分子量為 1984： 20余萬的電魚電器官的nAchR和Na+通道的全 一級結(jié)構(gòu)。,,記錄單通道電流的膜片鉗技術(shù),膜片鉗技術(shù)記錄離子通道電流方式有四：1. 細(xì)胞密著式 (cell-attached) 將電極尖端以 G 封接在

58、細(xì)胞表面，記錄被封在電極 尖端口下的膜片中的離子通道的電流。Neher和Sakman 使用這種方法首次記錄到了nAchR 單通道電流。2. 膜內(nèi)向外式 (inside-out) 在細(xì)胞密著式 基礎(chǔ)上，再將電極拉開，使之與胞體脫 離，即記錄封在電極尖端口下的膜片中的離子通道電 流。,3. 全細(xì)胞記錄 (whole-cell recording ) 在細(xì)胞密著式 基礎(chǔ)上,向電極內(nèi)稍施負(fù)

59、壓，使被封在 電極尖端口下的膜片破裂，用以記錄全細(xì)胞離子通道 電流。4. 膜外向外式 (ourside-out) 在全細(xì)胞記錄基礎(chǔ)上，再將電極拉開，使之與細(xì)胞脫 離，此時附在電極尖端的膜片又可自動將電極尖端口 封住，此時膜片的外側(cè)面向外，用以記錄封在電極尖 端口下的膜片中的離子通道電流。,謝謝,四、膜片鉗記錄,電壓鉗技術(shù)是通過控制膜電位來研究離子通道的理想技術(shù)，但并不能測定單一通道電

60、流。,細(xì)胞內(nèi)測量電流時：,背景噪音至少100pA,足以掩蓋僅有幾個pA的單通道電流,,這種顯然極負(fù)的信噪比，幾乎構(gòu)成了以單個通道為目標(biāo)的電生理學(xué)測量的不可逾越的障礙或難題,,為解決上述難題，發(fā)展了膜片鉗技術(shù)。,,,使所吸附膜與周圍膜完全絕緣,,,微吸管,,細(xì)胞膜微小片區(qū)（1-10?m）,將其余大片細(xì)胞膜產(chǎn)生的噪音有效隔離，從而測出單個通道的微小電流（1pA）。,,將傳統(tǒng)的電生理學(xué)方法提高到分子水平,（一）記錄方式：,1）細(xì)胞貼

61、附式：,高阻封接時，微吸管尖貼附在細(xì)胞上，在細(xì)胞膜表面隔離出一小片膜，記錄單通道電流。,2）內(nèi)面朝外式：,高阻封接后 ，輕提微吸管尖可形成內(nèi)面朝外的膜片。,3）外面朝外式： 通過給微吸管一個極短促的抽吸，或給微吸管一個極其短暫而大的電壓變動（<1ms,300~400mv），或關(guān)掉放大器，再接通，是微吸管尖所隔離的膜片弄破，即可形成外面朝外的膜片。,4）全細(xì)胞式： 在形成外面朝外

62、過程中，要經(jīng)過全細(xì)胞式階段。其與細(xì)胞內(nèi)微電極記錄形成基本相同。,誘發(fā)電位在臨床已廣泛應(yīng)用，但假陽性及假陰性結(jié)果不時會出現(xiàn)在誘發(fā)電位檢查中。 因此在記錄過程中，實驗條件、實驗技術(shù)等方面必須嚴(yán)格控制，對異常電位的判斷要嚴(yán)格、全面地加以分析。根據(jù)解剖、生理等各方面的知識才能對所記錄到的電位變化作出比較合乎實際的解釋。,正常情況下，隨著肌肉張力增加，參加收縮的運動單位和發(fā)放頻率也相應(yīng)增加，在一定范圍內(nèi)呈正比關(guān)系。因此根據(jù)放

63、電波形的不同，可以粗略地估計肌肉用力的程度。,在肌原性疾病的病理過程中，運動單位的電位波形和肌肉實際收縮程度不一。,肌肉癱瘓： 隨意收縮困難，不能達(dá)到一定的肌張力。 但肌電圖卻呈干擾相。,,,不一致,,9.,,,,朗讀課文,請在此處添加課文原文。,課文導(dǎo)讀：,請在此處添加課文導(dǎo)讀相關(guān)問題,課文結(jié)構(gòu)：,請在此處添加課文第一部分主要內(nèi)容請在此處添加課文第二部分主要內(nèi)容請在此處添加課文第三部分主要內(nèi)容

64、,請在此處添加課文第一部分主要內(nèi)容：,請在此處添加課文第一部分相關(guān)知識,,,,請在此處添加背景資料,,,請在此處添加課文第一部分所用修辭方法,請在此處添加課文第二部分主要內(nèi)容,請在此處添加課文第二部分知識要點,電壓鉗方法只能記錄大量離子通道的電行為，而無法準(zhǔn)確分析單離子通道的電學(xué)特性。,細(xì)胞外電極對探測動作電位形狀的變化無大價值。,原因： 由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的容積有限，電場中的電流線會被壓縮而變形，血管、結(jié)締組織等結(jié)構(gòu)的導(dǎo)

65、電系數(shù)不一致，加上不同的神經(jīng)元的活動不一定是同步的。這樣胞外電極記錄的電流大小和波形會有多種變化，尤其是當(dāng)電極與活動細(xì)胞之間的相對位置稍有變化，所記錄的電位大小和形狀就會發(fā)生顯著變化。,因此細(xì)胞外微電極一般主要用來測量細(xì)胞放電的準(zhǔn)確數(shù)目，而不能提供當(dāng)單個細(xì)胞放電大小的可靠資料（定性）。,中心思想,請在此處添加本課中心思想具體內(nèi)容,中心思想,請在此處添加本課中心思想具體內(nèi)容,記錄電極一般采用盤狀電極（動物實驗中可采用針型電極或銀球電極）

66、，置于頭頂部與外耳 孔之間的大腦半球外側(cè)面頂點向外7Cm，向后2Cm處（刺激尺神經(jīng)或正中神經(jīng)）；或置于頂點向后2Cm處（刺激下肢神經(jīng)）。無關(guān)電極可置兩耳或乳突部位。,大腦皮層誘發(fā)電位的異常率較腦電圖低，但有些病例腦電圖正常而大腦誘發(fā)電位異常。它可以反映出特異性傳導(dǎo)通路的機能狀態(tài)。,SEP各波的命名有很大的變化。有的作者用P1、N1、P2、N2，也有的用各波最常見潛伏期的毫秒數(shù)如P14、N9、N20等來標(biāo)記Eps。,單極引導(dǎo)法：記錄電極通

67、常置于10/20法的O1、O2部位，無 關(guān)電極置于耳部或乳突。,雙極引導(dǎo)法：可根據(jù)需要進行調(diào)整。如可用C3-Cz,C4-Cz等。,觀察指標(biāo)：基本波形：刺激后50~500ms反映皮層功能的晚成分。潛伏期：P1、N1、P2、N2、P3。,附加指標(biāo)： N1-P2、P2-N2、N1-N2、N1-P2、P2-N2比值。,,10~20系統(tǒng)電極配位法,國際腦電圖學(xué)會建議使用的標(biāo)準(zhǔn)腦誘

68、發(fā)電位配位法。,10~20法，出于頭顱大小、形狀不完全相同，采用百分?jǐn)?shù)表示距離（即10%和20%）計算電極安放的位置。電極名稱與解剖分區(qū)相符。,該方法采用3條標(biāo)志線： 矢狀線又稱前后中線 ，從鼻根到枕外粗?。?冠狀線，從左外耳孔經(jīng)頂部Cz到右外耳孔； 顳側(cè)線又稱側(cè)連線，從FPz到Oz引兩條分別經(jīng)左、右 外耳孔所連的半環(huán)形線。,本 課 作 業(yè),請在此處添加本課作業(yè)一。請在此處添加本課作