电生理效应

电生理效应（精选9篇）

电生理效应 篇1

我室在前期的研究中发现,在豚鼠和兔的心室流出道(左室的主动脉前庭和右室的动脉圆锥),仍存在慢反应自律细胞并具有独立兴奋的特性[1,2],进一步的研究表明,流出道自律细胞与窦房结起搏细胞具有相似的特征和离子流基础[2,3],而且其活动可能受自主神经的调控[4,5]。近年来的研究表明,临床上常见的室性期前收缩和特发性室性心动过速往往与心室流出道的结构和功能异常有直接关系。普罗帕酮(propafenone)是目前国内广泛使用的IC类抗心律失常药,具有很强的钠通道阻滞作用,也具有一定程度的β受体和钙通道阻滞作用,对室上性和室性心律失常都有显著的疗效。为了探讨普罗帕酮对源于心室流出道的心律失常的作用,本研究采用常规玻璃微电极细胞内记录技术,记录并分析了普罗帕酮对豚鼠左心室流出道自发慢反应动作电位的影响,以及普罗帕酮对肾上腺素(adrenaline,Adr)引起的该部位自律性改变的影响,以期为进一步推广普罗帕酮的临床应用提供电生理依据。

1 材料和方法

1.1 标本制备

健康豚鼠,250 g~350 g,击昏后迅速开胸取出心脏,并用氧气饱和的改良Locke液(mmol/L:氯化钠157,氯化钾5.6,氯化钙2.1,碳酸氢钠1.8,葡萄糖5.6,pH7.3~7.4)经冠脉进行灌注冲洗后,从主动脉瓣的左瓣与后瓣间向下剪开心室,保留各瓣膜完整,并以此为宽度,向下切取约4 mm的前庭组织制成标本。制好的标本用不锈钢针固定于灌流槽(1.5×2 cm)内的硅橡胶上。用氧气饱和的改良Locke液进行恒温(35±1)℃、恒速(10 m L/min)灌流,标本在灌流液中稳定30 min后开始实验。

1.2 电位引导

玻璃微电极充以饱和氯化钾电极液后直流电阻为10~20ΜΩ。如能直接记录到自发电位,则不再进行刺激,若记录不到,则将刺激电极置于标本远离瓣膜一端的心肌组织上,给予波宽2 ms、1 Hz、两倍阈强度的方波刺激(YC-2型程控刺激器,成都仪器厂),刺激时间由数秒至数分钟不等,直至诱发出稳定的自发节律,即停止电刺激开始实验。引导出的自发慢反应电位,经SWF-1B高阻抗微电极放大器放大,一路输入监听器监听,另一路采用RM6280多道生理信号采集处理系统,自动显示电信号,并分析自发慢反应电位的各项参数指标。

1.3 观测指标

4相自动除极速度(velocity of diastolic depolarization,VDD)、自发放电频率(rate of pacemaker firing,RPF)、最大舒张电位(maximal diastolic potential,MDP)、0相最大除极速度(maximal rate of depolarization,Vmax)、动作电位幅度(amplitude of action potential,APA)、复极50%和80%时间(50%and80%of duration of action potential,APD50and APD80)。

1.4 实验过程和分组

待自发节律稳定10 min后,开始采集一组正常的自发慢反应电位做对照,然后改用含有一定浓度的药液灌流(为保证药效,各种药液均在实验前1 h内配制。)。实时记录并分析自发慢反应电位的变化。实验分组如下:(1)0.5μmol/L、1μmol/L、10μmol/L普罗帕酮分别对左心室流出道自发慢反应电位的影响(n=9);(2)1μmol/L普罗帕酮对10μmol/L Adr所致左心室流出道自发慢反应电位改变的影响(n=9)。

1.5 统计学处理

应用Excel统计软件进行统计学处理,动作电位的各观察数据以均数±标准差表示,给药前后各项指标采用自身配对t检验,以双侧P<0.05为差异有显著性。

2 结果

2.1 普罗帕酮对左心室流出道自发慢反应电位的影响

0.5μmol/L普罗帕酮灌流豚鼠左心室流出道标本10 min,VDD和RPF明显减慢,和正常对照组相比有显著性差异(P<0.05),MDP绝对值和APA有减小趋势,但无显著性差异,Vmax明显减慢(P<0.05),APD80明显延长(P<0.05)(表1)。

1μmol/L普罗帕酮灌流10 min,1 min时VDD和RPF开始减慢,3 min时明显减慢,和正常对照组相比有显著性差异(VDD,P<0.01;RPF,P<0.05),MDP绝对值和APA明显降低(P<0.05),Vmax明显减慢(P<0.05),APD50和APD80明显延长(P<0.05)。在1μmol/L普罗帕酮灌流过程中,偶尔出现自发节律消失的现象(表1)。

10μmol/L普罗帕酮灌流10 min,1 min时VDD和RPF开始减慢,3 min时明显减慢,和正常对照组相比差异有显著性(P<0.01),MDP绝对值和APA明显减小(MDP,P<0.05;APA,P<0.01),Vmax明显减慢(P<0.05),APD50和APD80明显延长(APD50,P<0.05;APD80,P<0.01)。在10μmol/L普罗帕酮灌流过程中,自发节律消失现象较频繁。冲洗20 min后,RPF基本恢复到给药前水平(见表1)。

2.2 普罗帕酮对Adr所致左心室流出道自发慢反应电位改变的影响

采集一组正常的自发慢反应电位作为对照,然后用10μmol/L Adr灌流标本10 min,30 s VDD和RPF开始加快,3 min时明显加快,和正常对照组相比,差异有显著性(P<0.05),并在随后的灌流过程中维持相对稳定。MDP绝对值和APA在灌流3 min时明显增大(P<0.05),Vmax加速(P<0.05),3 min时APD50显著缩短,和正常对照组相比,差异有显著性(P<0.01),APD80有缩短趋势,但差异无显著性(见表2)。

用10μmol/L Adr灌流10 min,上述各项指标的改变维持相对稳定后,改用1μmol/L普罗帕酮+10μmol/L Adr灌流10 min,和Adr灌流组相比,VDD和RPF在灌流3 min时开始减慢,5 min时明显减慢(VDD,P<0.01;RPF,P<0.05),并维持相对稳定;MDP绝对值和APA明显减小(P<0.05);Vmax在灌流3 min时开始减慢,7 min时明显减慢(P<0.05);APD50和APD80与Adr灌流组相比明显延长(P<0.05)(见表2)。

注:1)与对照组比较,差异有显著性,P<0.05;2)与对照组比较,差异有显著性,P<0.01

注:1)与对照组比较,差异有显著性,P<0.05;2)与对照组比较,差异有显著性,P<0.01;3)与Adr组比较,P<0.05;4)与Adr组比较,P<0.01

3 讨论

本科室于1994年在国内外首次发现豚鼠左心室流出道(主动脉前庭)部位存在慢反应自律细胞,其电位形态与窦房结优势起搏细胞相似[1],随后的研究发现,大鼠、家兔的左心室流出道部位也存在慢反应自律细胞。对该部位自发慢反应电位形成机制的研究进一步表明,其0相、4相去极离子流及复极离子流与窦房结优势起搏细胞类似[2,3,6],Ca2+内流为其0相主要离子流,复极化过程主要由K+外流导致,4相自动去极化除IK的进行性衰减外,还有ICa-L和ICa-T参与,If在起搏电流中可能也起一定的作用。

普罗帕酮作为IC类抗心律失常药,可用于多种室上性、室性心动过速及室颤的治疗。目前对其药理作用机制的研究主要集中于对钠通道阻滞作用的研究,其强有力的钠通道阻滞作用,使得每个动作电位期间内流的Na+均减少。REIFFEL等[7]报道其对慢钠通道也有一定的阻滞作用。DELGADO等[8]用膜片钳技术证实普罗帕酮以状态及频率依赖性方式阻断心肌细胞L型钙通道,此外,吕吉元等[9]研究表明普罗帕酮通过对Na+/Ca2+交换电流的抑制,使进入细胞内的Ca2+量减少。本实验中普罗帕酮灌流后,VDD和RPF的明显减慢可能与ICa-L的抑制,Ca2+内流减少,以及If电流阻滞有关。ICa-L抑制,Ca2+内流减少导致APA减小和Vmax减慢。普罗帕酮还可阻断快激活延时整流钾电流(Ikr),K+外流减少,可导致左心室流出道自发慢反应电位的MDP绝对值减小以及APD50和APD80的延长。普罗帕酮对左心室流出道部位的电生理效应表现为浓度依赖性,随着普罗帕酮浓度的增加,自发慢反应电位各项指标的改变愈明显。

本科室随后的研究表明肾上腺素能受体激动剂Adr、去甲肾上腺素(noradrenaline,NA)和异丙肾上腺素可使其自律性增高,而相应的受体拮抗剂可阻断受体激动剂的效应,胆碱能受体激动剂乙酰胆碱可使其自律性降低,阿托品可拮抗上述效应,提示左心室流出道部位的电活动可能同样受自主神经调控,其中以交感神经作用为主[4,5]。体液中的儿茶酚胺(cathcholamine,CA)也可作用于心脏自律细胞膜上的肾上腺素能受体(adrenergic receptor,AR),其中主要是与β1-AR结合,进而加强4期内向电流(If)而起到正性变时作用。此外,CA尚能增加心肌细胞L型钙流(ICa-L),故可使左心室流出道自发慢反应电位的VDD和RPF加快,APA增大,Vmax加速,APD50缩短。本实验中,Adr可使MDP绝对值有增大趋势,可能是由于儿茶酚胺具有刺激生电性钠泵的作用。

普罗帕酮除上述的离子通道阻滞作用外,还具有竞争性β受体阻滞作用,故采用1μmol/L普罗帕酮+10μmol/L Adr灌流后,VDD和RPF均有所下降,由Adr导致的自发慢反应电位各项指标的改变有恢复正常的趋势。说明普罗帕酮对源于心室流出道的由于自主神经功能异常和体液中CA分泌异常导致的心律失常有一定的治疗作用。

摘要：目的 研究普罗帕酮对豚鼠左心室流出道自律细胞电活动的影响以及普罗帕酮对肾上腺素(a-drenaline,Adr)所致该部位自律性改变的影响。方法 采用常规玻璃微电极细胞内电位记录技术,分别记录并分析了普罗帕酮对豚鼠左心室流出道自发慢反应电位的影响,以及普罗帕酮对Adr所致该电位改变的影响。观测指标有:4相自动除极速度(VDD)、自发放电频率(RPF)、最大舒张电位(MDP)、0相最大除极速度(Vmax)、动作电位幅度(APA)以及复极50%和80%时间(APD50 and APD80)。结果 ①0.5μmol/L普罗帕酮可使左心室流出道自发慢反应电位VDD和RPF减慢,Vmax减慢,APD80延长(P<0.05)。②1μmol/L普罗帕酮可使该自发慢反应电位RPF减慢,MDP绝对值和APA减小,Vmax减慢,APD50延长(P<0.05),VDD减慢和APD80延长(P<0.01)。③10μmol/L普罗帕酮可使该自发慢反应电位VDD和RPF显著减慢,APA减小,APD80延长(P<0.01),MDP绝对值减小,Vmax减慢,APD50延长(P<0.05)。④用10μmol/L Adr灌流标本10 min,VDD和RPF明显加快,MDP绝对值和APA明显增大,Vmax加快,APD50显著缩短(P<0.01);随后用1μmol/L普罗帕酮+10μmol/LAdr灌流,和10μmol/L Adr灌流组相比VDD明显减慢(P<0.01),RPF明显减慢,MDP绝对值和APA减小,Vmax减慢,APD50和APD80延长(P<0.05)。结论 普罗帕酮可降低左心室流出道自律细胞的电活动,同时对Adr导致的该部位自律性异常有一定的影响。

关键词：普罗帕酮,左心室流出道,自律细胞,电生理效应

参考文献

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电生理效应 篇2

一电刺激。

二生物放大器正确选择，植物性神经冲动幅度多为50-100μV。不同组织，应采用不同的参 数。如 ECG：振幅0.1-2mV，灵敏度0.5-1mV，时间常数0.1-1.0s，高频滤波1KHz 植物性神经冲动：振幅50-150μV，灵敏度25-100μV，时间常数0.01-0.1s，高频滤波3-5KHz 中枢神经元单位放电振幅100-300μV, 灵敏度50-100μV，时间常数0.01-0.1s，高频滤波5-10KHz

三玻璃微电极

常用尖端0.5-5μm，向细胞内插入时，需小于0.5μm（细胞直径的1/10~1/100），且尖端的倾斜度应相当缓和，一般微电极可分为金属微电极和玻璃微电极两类。

金属微电极，现多用镀铂钨丝电极（platinum-plated tungsten electrode），在钨丝上镀铂，可极大改善电极的电学特性，噪声可大大降低，加之机械强度大，适合长期体外记录(paré D，Gaudreau H.Projection cells and interneurons of the lateral and basolateral amygdala: distinct firing patterns and differential relation to the thera and delta rhythms in conscious cats.J Neursci, 1996,16(10):3334-3350 现要也常用镀银碳纤维电极。玻璃微电极记录易受机械位移的影响，加之尖端的电解质会漏出或堵塞，不适合半小时以上的长时间记录，玻璃微电极可分单管和多管微电极。

毛坯管在国外多用Pyrex管，国内多用GG-17和95料玻管。细胞外记录多采用外径1.5-2mm玻璃，细胞内记录则采用外径1mm细玻管，内外径之比约为2:3或5:6，长6-8cm。拉制前必须经过清洁处理。

清洁液：用等量的(250ml)王水(可反复应用)。一般毛坯管捆成把放入清洁液中1-2h，取出自来水冲洗20-30min，再放入无水酒精中洗涤，再放入盛满蒸馏水烧杯中加热煮沸10min，倒去蒸馏水，再换新蒸馏水反复3次，再放入烤箱中烤干，备用，切不可用市售的洗涤剂，以防降低电极充灌液的表面张力而影响冲灌。

充灌液常用3mol/L KCl，为避免Cl-扩散，也可用2mol/L醋酸钾或柠檬酸钾充灌，也有人用 0.5-1mol/L NaCl(低浓度)充灌可降低噪音。细胞外记录时，最后再用3-4mol/L NaCl +2%旁 胺天蓝溶液定位。在膜片钳中还常加钙螯合剂，如EGTA。阻抗与不同组织相关。

四电生理实验中噪声和干扰的形成和排除。(一)来源。

1干扰信号与生物电生理信号的鉴别。准确区分生物电信号与干扰的伪迹是电生理实验的先决条件。

2来源。主要有三个方面

其一。物理性干扰。1)静电和电磁的干扰实验室附近高压电，室内日光灯可产生50Hz的静电干扰，尤其是交流电，尤其是50Hz频率干扰最大(电子设备为50Hz)。其特点是幅度大，波形规则。

2)噪声干扰电子元件本身产生杂乱无章电压和电流称噪声，一般与放大器内部元件的质量与性能有关。

其二。接地不良。1)地线电阻应小。2)仪器故障。产生漏电电流，在地线上形成电位差，产生干扰。3)地线行走过程中打圈，形成线圈，易接受电场和磁场的干扰。4)各仪器设备应采用一点接地的方式，若采用多点接地，形成大地回路，也会引起干扰。5)地线过长与电源线形成交流环路。6)误用市电三孔中性线作为大地线(中性线上有4-5A电流)。

其三。生理性干扰。1)大脑电活动时，眨眼、眼球运动均对脑电具有干扰作用。2)实验中环境温度过低，动物寒战、抖动，引起肌电的发放而干扰记录，或因呼吸运动引起记录部位机械位移引起干扰信号。3)心电干扰，频率与心电一致。(二)排除。

1物理性干扰。1)屏蔽法用于低频电和静电干扰，屏蔽线分布电容较大，线与线之间不可平行排列，更不可为了美观而将多线扎在一起，这会加大分布电容，易偶合高频干扰噪声。2)远离法。3)改变位置法。依电流方向相反，产生反向磁场的原理，改变各个仪器的位置或放大器输入的方位，会使干扰磁场抵消，微电极放大器探头阻抗高，易引入干扰，实验前可反复调整其方向和位置。4)微电极记录时尽量减少微电极本身的阻抗，减少输入阻抗及干扰信号在这个阻抗上形成干扰电压降，微电极到探头的连线<5cm。5)用监听器监听噪声，以便及时排除。

2仪器质量，尽量改进。接地不良。地线应尽量短粗，不能与电源线平行或打圈，不 要接在电源线的中性线 上，地线单独埋设，埋置处应较潮湿，附近无大型变压电动机，并在坑内加些食盐。4检查各仪器 是否漏电。

5慢生物电变化时用乏极化电极，实验对象宜安静，勿受振动。

(三)刺激伪迹过大及防止。1)尽量减少刺激脉冲的波宽和强度。2)在动物体或标本上，尽量延长刺激部位 的距离，在刺激电极 和引导电极之间加一接地电极，此电极离引导电极愈近，刺激伪迹就越小采用变换刺激极性，结合叠加处理，可抵消伪迹。

注微电极中高浓度充灌液易蒸发，造成电极回路的开路，因此常在微电极插入Ag-AgCl丝或铂金丝后，在微电极尾部开口处涂上一层凡士林，防止水分蒸发。

动物麻醉和制动下，体温会下降，故应保温调节，加温维持肛温36-38℃.记录脊髓背角或腹角神经元将脊柱前后拉直以减小呼吸运动造成的位移。记录脑神经元应在表面用温热石蜡制成一油槽，防止血管博动和呼吸运动的影响。

五细胞内微电极记录

多用幼年离体标本，其原因1)幼年动物骨骼骨化不完全，结缔组织少，神经组织易于分离，标本耐缺氧能力强，有的标本可存活数小时至数天，但标本也可能发育不完全，如背根和脑干到脊髓的投射纤维要到三周动物才完全。神经纤维髓鞘化不全，其药理作用与成年动物也不同。从实验角度上讲，脊髓背腹根短，不利于电生理刺激记录。小鼠一般应小于15g，制备标本才 有可能成功，而这样小鼠背腹根神经节不利于电生理实验。最适合的动物是金黄地鼠(hamster)，介于大小鼠之间，制备标本活性很好，可能与其冬眠习性有关，而且其脊髓背腹根长达20-25mm，利于电生理记录。动物选择仍依实验而定，同一标本，不同中枢结构对缺氧耐受力也不同。金黄地鼠，若观察脊髓背角神经元活动，可用150-160g体重的鼠均可，但要研究腹角神经元，则体重不宜超过30g。离体标本的灌流注，如ACSF。其中缓冲液成分有两种，一是重碳酸盐(bicarbonate)温度低(4℃)，配方有利于降低组织兴奋性。二是磷酸盐缓冲液和HEPES缓冲液其优点是接近于 人体环境。各种缓冲液一般都先配母液，临用前一天，或临用前稀释

脑片膜片钳实验方法

脑片膜片钳实验方法 文献综述一 1966年，Yamamoto和McIlwain首次在脑片上记录了电生理活动(1966a, b)，证实了脑组织在体外也能存活，并保持很好的活性状态。此后，该方法在生理学研究中的应用越来越广泛，并为中枢神经系统生理和药理学领域突飞猛进的发展奠定了基础。1989年，Blanton将脑片电生理记录与细胞的膜片钳记录结合起来，建立了脑片膜片钳记录技术，这为在细胞水平研究中枢神经系统离子通道或受体在神经环路中的生理和药理学作用及其机制提供了可能性。

在脑片电生理记录中，实验者可以按不同的实验目的直接准确地改变脑片灌流液的成份和条 件，如温度、酸度和渗透压、通氧状态、以及离子通道或细胞信号转导通路的阻断剂等另外，实验者还能借助显微镜准确地放置记录电极和刺激电极，同时，可借助一些特殊的加药装置，将一定浓度的药物加到整个脑片或是脑片上的特定区域上，研究电信号沿神经环路的传递规律。在电生理学实验结束后，活性较好的脑片还可用于生物化学或解剖学的分析。这些优点使实验者能获得准确的神经生理学的研究结果，也是其应用较在位大脑广泛的原因所在。

海马脑片是中枢神经系统研究中应用最为广泛标本之一。其原因有以下几点:

1、海马与脑的其它部位相对隔离，较易剥离，且剥离后受到的损伤较小

2、海马具有高度分化的片层结构，一方面，海马神经环路在片层中的分布有一定的空间规律，如锥体细胞胞体分布在锥体细胞层，而雪氏侧支突触分布于辐射层，且海马中存在一个三突触联系的回路，即穿通纤维-齿状回颗粒细胞层、苔状纤维-CA3区锥体细胞层、雪氏侧支-CA1区锥体细胞层等，因此，在海马中可以较准确地记录到特定神经元或突触的反应另一方面，这种板层结构有利于解释在某一部位记录到的细胞外场电位的意义。这些都使海马成为电生理学研究的理想标本。本文对海马脑片膜片钳的操作规程及注意事项总结如下。

一、海马脑片的制备

脑片制备中，海马分离应在断头后10分钟内完成，5~6分钟为宜。在分离海马时，还应注意不要扭转或撕扯海马，更不要损伤海马。分离海马的速度和质量是保证海马脑片制备成功的关键所在。

评价脑片活性最简单的方法是记录脑片上的群峰。在一个状态良好的脑片上记录到的群峰在一个很宽的刺激强度范围内始终是单峰的。出现多个群峰往往提示抑制性突触功能已受损，这是脑片最早的病理生理学改变。如果仅存在突触前纤维群峰(Fiber Volley, FV)，或FV峰大于突触后反应，这提示脑片活性极差，有活性的突触已所剩无几，为激发突触反应需要更多的突触前纤维参与，需中止实验。在活性较好的脑片中，FV峰几乎探测不到，或远远小于突触后反应。

有时会莫名其妙地出现一些问题，突触标本中突触后神经元看上去状态良好，但做了很多天甚至几周都没有得到有用的数据。在这种情况下，须要耐心地思考失败的原因，并设法解决。首先，应该检查溶液，用其它实验室制备的标本或更换实验动物。对于脑片的制备而言，切片机出现的机械故障会损坏脑片的质量。总之，在实验的全过程中能尽量注意每一个细节问题，出现问题后反复尝试，实验就会容易起来。

二、海马脑片的膜片钳记录

1、将刺激电极放置在含突触前纤维脑片区域附近

在突触传递的研究中，应该同时记录突触前和突触后神经元的电信号，虽然，并不是所有突触前神经元胞体的动作电位均可传导至突触(Vincent, 1996)。由于在突触前和突触后两个神经元上同时做膜片钳记录较困难，因此，需要用其它的方法来诱发突触前动作电位的发放。用刺激电极可在单个或多个突触前细胞或轴突诱发动作电位。另外，还可以用局部施加神经 递质的方法来诱导动作电位，如用短促的压力、离子电泳或笼锁谷氨酸光解等方法将谷氨酸加到突触前胞体或轴突上，可以诱导出多个动作电位。

用电极刺激 在神经元培养皿中，可以用连接了电源(通常是膜片钳放大器)的微电极直接刺激突触前神经元。在这种情况下，通常需要用负压吸引使突触前的细胞贴紧刺激电极，防止刺激电流的逸出。通过膜片钳放大器给脉冲刺激的优点是，它可以记录到突触前细胞被激活的胞外电信号(Role, 1987)。从培养的神经元和脑片上找到有突触联系的一对神经元是很困难的，但在神经元培养中有单个神经元的Autapic突触就会方便许多。

可以用膜片钳电极或尖端较细的一对钨电极给突触前轴突纤维施加电压脉冲。用电极刺激可将Ag/AgCl电极置于孵育槽中与其构成一电流回路。刺激电流一定要与膜片钳放大器记录电路隔离开，以防止刺激电流漏入记录电极中，而使刺激尾迹变得很大。为此，施加刺激需要一个未接地的隔离器。隔离器可以用外界脉冲刺激或计算机来控制。另外，还需要将刺激尾迹缩小到最小，以排除其对突触信号起始段的干扰。为达到该目的，需将刺激电路的回路电极置于合适的位置或用膜片钳放大器提高串联电阻补偿的效率。

刺激电极的位置 通常将刺激微电极或刺激电极置于突触前轴突通过的部位。但有时突触前轴突在制备脑片时即被去除。如果脑片制备时局部神经环路被破坏，实验中就很难成功地记录到突触后电流。实际上，切脑片的角度是保存局部神经环路最重要的因素之一，合适的角度既可使突触后神经元保存完好，也可保留部分较长的突触前纤维用于电刺激。用胞外电极刺激激活的神经纤维较多，而且，每次刺激激活的纤维数目也会不同。如果实验目的是将不同的传导通路分开，那么，必须要证明两个刺激电极激活的纤维各不相同。

2、全细胞记录

用可视化膜片钳寻找清楚、且表面光滑、折光性较好的突触后神经元。在加了正压后，将记录电极移入脑片视野中，并接近事先选好的神经元，然后，调整电极与神经元的相对位置，利用负压形成稳定的高阻封接。用短簇的脉冲负压使细胞破膜，稳定2~3分钟，观察封接测试波形起始段与基线间的差值是否在100pA以内，封接电阻是否大于200M，如果是，且较 稳定，再迅速补偿串联电阻和慢电容，舍弃串联电阻大于30M的细胞，且在记录过程中监测串联电阻的变化，当变化大于20%时，中止记录。如果细胞状态不好，就马上重新制备脑片，以提高实验效率。

3、判断突触前纤维

在记录电刺激的突触反应时，可以验证刺激电极是否放置在突触前神经元或轴突上，在实验中，如果记录不到突触反应，说明刺激电极位置不正确，这时可以稍微移动刺激电极的位置。如果还记录不到，这可能还与组织片活性较差有关，可以更换组织片或改进切片角度加以解决。电刺激方波时程一般设定为0.1~0.2ms，恒流条件下刺激强度一般为0.1~3mA，恒压 条件下刺激强度为5~40V.4、突触反应的判断及其波幅稳定性的评价

突触信号的判断 突触信号样的假象波有三个来源。第一、邻近纤维的活动使静止细胞产生电压波动第二、如果恒流刺激强度过大，电流就可被注入突触后神经元，使其产生失活时间类似EPSP或EPSC的信号，其信号幅度随刺激强度的变化而变化第三、直接刺激突触后神经元诱导出突触样的动作电位，这种反应紧接着刺激尾迹发生，没有翻转电位，使突触后 神经元膜电位超极化和向记录电极内液中加入10mM的QX-314，均可避免突触后神经元产生动作电位。但QX-314可阻断多种突触激活的通道(Otis, 1993)，在某些情况下它还可以增加漏电流。

多突触激活 通常情况下，刺激电流可激活多个突触前纤维，在突触后可记录到多种突触信号。因此，有必要用一些选择性阻断剂阻断一些不在研究范围内的突触活动。而且，刺激一束纤维，通常可激活多个同种的突触前纤维。不同的刺激强度下，被激活的突触前纤维数目不同，从而引起的突触反应也会不同。因此，要仔细调节刺激部位和刺激强度以便能刺激到单一的轴突(Stevens, 1995;Zhang, 1994a)。

胞内刺激突触前细胞是刺激单个轴突最好且最稳定的方法。甚至在单个突触前神经元被激活后，在突触后记录到的反应也是由多种神经递质共同作用的结果。多突触活动是突触活动的叠加效应，这包括去极化和超级化反应。在一些标本中，这是不可避免的。通常可用药物阻断不在研究范围内的突触活动。提高灌流液中钙镁等二价阳离子的浓度至5mM，以增加动作电位的阈值，就可以有效地减少多突触活动。通常情况下，突触反应是否来自单突触可以根据如下条件来判断潜伏时在0.5~1.5ms的范围内，高频刺激时突触反应立即消失，突触 反应的上升支和下降支较平滑，且无长潜伏时成份(Berry, 1976)。

电刺激引起的突触反应波幅在一定范围内的波动是一种正常现象，但记录过程中有电流衰减发生，当记录过程中电流衰减大于10~15%，就必须中止实验。如果电流衰减不可避免，就需记录较长时间确定电流衰减的速度。低频刺激(0.1~1Hz)下，记录几分钟，观察突触反应波幅的相对稳定性。

电极内液成份与受体敏感性 在形成全细胞记录后，胞内成份会被电极内液成份所稀释而发生改变，但在10分钟内即可达到平衡。因此，要记录G蛋白耦联受体的活性时，应向电极内液中加入10~100uM 的GTP(Trussell, 1987)。离子通道耦联的NMDA和GABAA受体的特性在全细胞记录过程中也会随时间的变化而衰减。在记录时可用多种方法来避免或减小其衰减，如提高电极内液EGTA的浓度或用BAPTA等快速络合剂代替EGTA，使胞内钙浓度远远低于1μM；向电极内液中加入mM级的ATP；采用穿孔膜片钳记录等。另外，电极的串联电阻小于10MΩ或突触距胞体较近时受体的敏感性会很快下降。

电压钳制是否准确 在电压钳制不足的情况下，记录突触后电流，虽然，可以为突触药理学和突触效能的活动依赖性的改变提供很有用的信息，但这些数据不能用于突触后电流幅度和时程的准确估计。那么，我们如何判断每次记录时电压钳制的质量呢？如果突触后电流来自树突远端，那么，该突触后电流的钳制质量就较低(Silver, 1996)。另外，还有一些判断钳制质量的方法，如突触电流的上升时间较长(如AMPA受体电流的上升时间大于1ms)；在某一突触后电流的翻转电位下可见到双相的突触后电流等。

评价电压钳制质量最常用的方法就是在一次记录后，绘制上升时间对下降时间曲线图。如果上升和下降时间被树突过滤过，则该曲线呈正相关关系，上升或下降时间与幅度间就会呈负相关关系。总之，上升时间受树突过滤的影响要远远大于下降时间。因此，如果随上升时间的变化，下降时间变化较小，这种情况下的下降时间是可靠(Hestrin, 1990)。需要注意的是，上升时间与下降时间相关性较差并不足以判断电压钳制的质量。Johnston等对树突上突触反应的钳制效果做了深入的讨论(Brown and Johnston, 1983;Spruston, 1993)。Husser(1997)等建议用突触电导随钳制电位的变化来检测树突突触反应的幅度和动力学特性。

在突触后电流较大时也存在钳制的偏差。这时，由电极串联电阻引起的电压降会影响到突触后电流的幅度和形状。若想验证是否存在这个问题，可以向灌流液中加入少许受体的高亲和力的阻断剂，观察突触后电流的时程是否会随其峰值的下降而变化，因为，受体的阻断不会改变其动力学特性(Otis, 1996;Zhang, 1994b)另外，可以改变串联电阻补偿的水平，观 察在不同的补偿水平下突触后电流会不会改变(Llano, 1991;Takahashi, 1995)。在许多情况下，有可能在发现偏差后更正突触后电流的下降时间。值得注意的是，串联电阻可以带来其它的偏差，如对波形的滤波效应。盲法膜片钳记录中，串联电阻通常要大于10MΩ，因此，这种影响是不可避免的。但可以用公式1/(2pRseriesCM)计算记录系统的过滤水平，确定突触后电流峰值和形状受影响的程度。

5、突触反应的记录

现在许多实验室都开始应用膜片钳技术记录培养神经元间、组织片中和异体移植组织中的突触传递。与尖电极记录相比，它具有明显的优势。如，记录的成功率较高，较高的信噪比，能较准确地钳制胞电位等。膜片钳甚至可以应用于在位突触活动的记录(Covey, 1996)。

记录自发突触后反应 自发的突触后反应有两个来源。一是局部神经环路中动作电位发放引起的递质释放，另一个是突触囊泡中递质的自发释放，后者被称为微突触反应(miniature synaptic event)。由于动作电位依赖性的自发突触反应幅度与微突触反应差别并不大，因此没有必要将两者区分开来。为记录到很纯的微突触反应，可以用TTX来阻断动作电位依赖性 自发突触反应，另外，去除灌流液中的钙或向其中加入钙通道阻断剂镉，即可以阻断电刺激诱发的递质释放。但如果多个囊泡在同一个突触末梢中同步释放，则以上两种方法的效果就不同了(Korn, 1994)。

自发性突触活动的发放频率通常小于几Hz。发育期标本上，自发性突触活动的频率就非常低(Edwards, 1990)，因此，需要记录较长时间才能获得足够用于分析的突触反应。如果自发性突触反应的频率很高，多个突触的反应就会重叠在一起，就不能通过上升或下降支的时间来判断是单个突触反应或是多个突触反应的叠加，从而，给数据分析带来许多麻烦。突触反应的频率受温度的影响较大(Fatt, 1952)，因此，在特定的实验中，可以通过调节灌流液的温度来调整合适的突触反应频率。局部施加去极化或超极化溶液也可以诱发自发突触活动(Bekkers, 1992;Tang, 1994)。在一些标本中，在刺激诱发的突触反应之后，自发性突触反应的频率会显著增高，在含有锶的灌流液中尤其如此(Dodge, 1969;Goda, 1994)。这一事实可用于检测与特定突触活动相关的量子大小(Otis, 1996)。

数据采集 突触反应可用计算机软件通过特定的采集卡采集到计算机硬盘上。记录电刺激的突触活动时，还须用计算机产生一个TTL脉冲以激活刺激器，并由隔离器经刺激电极刺激突触前纤维。

所需的数据量 电刺激所诱导的突触信号的记录中，其数据量取决于信噪比和信号的变异度。对电刺激诱导的全细胞电流记录而言，高信噪比不是问题，但在记录自发突触信号时，信噪比就变得比较重要了。实验前最好做预实验，估计获得准确的均数所需记录的信号数。当然，也应了解给定的刺激频率下突触信号的稳定性。对于电刺激诱导的突触信号，其峰值的变异 系数较小，因此，以0.1Hz的刺激频率记录5~10次就足够了。对于自发性突触信号来说，信号峰值的变异度较大，通常大于20%，为得到较可靠的结果往往需要记录100个以上的信号。实际上，要得出准确的变异，往往需要记录成百上千次信号，这也是得到较可靠的信号峰值分布规律的必要条件。在低频刺激下记录突触信号时，要控制系统误差，使记录保持稳定，须要制备活性较好的标本，并要有配套的稳定的实验条件。精确的测量控制是保证实验数据可靠性的基础，而且，每次实验都要对其进行严格的评价。

6、突触反应的分析

(1)刺激诱发的突触反应的分析

突触反应的大小和形状 突触电流和电位的检测指标有潜伏时(latency)、峰值(amplitude)、10~90%上升时间(10~90% rise time)、1/2峰值时的波宽(half width)、失活的指数拟合时间常数(exponential decay curve)(图1)。潜伏时是刺激尾迹(stimulus artifact)的起始时间到突触电流或电位峰值的5%间的时间间隔(Zhang, 1994a)，潜伏时包括几部分的延迟突触前轴突发放和传播动作电位的时间、神经末梢去极化到递质释放的突触延迟、递质扩散到突触后并引起受体激活的时间。由于递质扩散和受体激活的速度相当快，因此，突触延迟是突触前神经末梢发放动作电位和出现突触后反应间的时间间隔(Isaacson, 1995;Katz, 1965;Zhang, 1994a)。

突触反应的幅度是其峰值与反应前基线间的差值。信噪比较低时，须要计算突触反应前多个点和突触反应峰值前后多个点的均值，然后，以它们间的差值作为突触反应的幅度。上升时间用从峰值的10%到90%的时间描述较为准确。由于潜伏时的存在，很难判断突触反应开始的时间和到达峰值的时间。当刺激尾迹严重地干扰了突触反应起始的判断时，也可以用20 ~80%上升段的时间来描述上升时间。突触反应时程可以用以下几种方法来描述：

1、1/2峰值间的时间，它包括了上升时间和下降时间；

2、突触反应的下降支经多种指数拟合(如单指数拟合、双指数拟合和多指数拟合)产生一个或多个时间常数(decay time constant)。

图2自发突触反应的分析。A将膜电位钳制于-70 mV时记录的微小兴奋性突触后电流B 多个微小兴奋性突触后电流升支相重合的叠加图及其波幅的直方图。

双脉冲易化(paired pulse facilitation, PPF)，即以较短的间隔重复刺激突触前纤维两次，第二次刺激诱发的突触反应大于第一次刺激的现象，这是一种突触前现象，它可反映突触前递质释放概率的变化。

最小刺激诱发的突触反应 记录最小刺激(仅能激活一个或少数几个突触前纤维的刺激)诱发的突触反应可用于估计量子的大小，这种刺激有时可以诱发突触反应(success)，而有时则不能(failure)，其诱导出的突触反应的均值可用于估计单个量子的大小。

可分析电刺激诱发的突触反应的软件 有许多常规软件均可用于突触反应的分析，如Axon公司开发的pClAMP软件包，WaveMetrics公司开发的Igor Pro等，均可用于电刺激诱发的突触反应的分析。

(2)自发性突触反应的分析

突触反应的检测 目前有三种方法判断自发性突触反应(Hwang，1999)。第一、峰值超过即定阈值，该方法受基线波动的影响较大，这可以通过基线加以弥补第二、峰值相对于基线的变化量超过阈值，它受高频噪声的干扰较大，而且，很难设定一个合适的阈值，为克服这些不足，可以在处理时对原始数据进行滤波处理，除去高频噪声第三、与即定的波形模板进行比较，然后，判断是否突触反应，该方法对符合模板的突触反应具有很高的敏感性，但在设定模板前，必须知道所要研究的突触反应的一系列参数的范围，如果模板设计不合理，将大大降低探测的敏感性，而且这种方式尤其不适于有信号重叠或多个突触成份数据的分析。

PCLAMP 9.0对自发突触反应的分析基于波形模板，只要模板设计得当，探测概率也较高。另外，Copenhagen等用Igor Pro开发了一个分析程序minifit.ipf。该程序对第二种方法做了一些改进，分三步探测突触反应。第一步，粗筛可能的突触反应，包括它们的起始时间和峰值时间第二步，用突触反应起始与峰值间的差值计算可能的突触反应的波幅，去除波幅 小于阈值的波形第三步，对起始点之前数点和峰值时间后的多个点取平均值，以排除噪声的影响，并计算两者间的差值对突触反应的峰值做更精确的估计，如果该波幅低于阈值，与会从数据库中被删除。除波幅阈值的判断标准外，该程序还还引入了上升时间、下降时间和波形时程范围等描述波形模板的参数来进一步判断突触反应。该程序还可用于测量突触反应的生物物理学特征。它可计算10~90%上升时间，描述突触反应的上升相的动力学。该程序调用了Levenberg-Marquardt非线性曲线拟合函数对突触反应的下降相做单指数或双指数拟合，通过双指数拟合与单指数拟合的比较检验，计算其失活时间常数。该程序还提供了一个非常有用的功能，就是将所有记录到的非连续的突触反应以上升支的中点为基础相叠加，做逐点平均，这样，既可以降低噪声，也可以计算其动力学特征参数。

总之，脑片膜片钳记录成功的前提是制备活性较好的脑片，记录条件优化后，实验的稳定性、可重复性和准确性均较高，在神经科学领域应用较为广泛。许多神经毒物可影响中枢神经系统的突触传递功能，脑片膜片钳技术将为实时、准确、高效地研究这些毒物作用的机制提供可靠的技术支持。

脑片技术(1)准备样品。

(2)取大鼠，断头，在60s内快速将脑取出并置于含95%氧和5%二氧化碳的冰冷生理盐水中冷却3-5min用清洁、锋利的解剖刀清除软膜等组织，在此过程中避免挤压和使脑变形的动作。(3)用氰丙烯酸盐胶(Cynoacrylate glue)将其按所需方向固定于切片装置的皿槽中，并放一块琼脂。即刻用冰水倾倒其上直到浸埋为止。保持脑组织在低温状态下以减小由于缺氧而损伤是至关重要的，并持续通气。

(4)用振动切片机切成400μm厚的切片，将切片移至内含32-35℃生理盐水的记录槽内，水中持续通以95%氧和5%二氧化碳气

(5)脑片放于5% CO2和95%O2饱和的Krebs碱性缓冲液5ml，在37℃下孵育5-15min平衡。(6)在35℃生理盐水中孵育30-60min后开始记录电活动(也有不进入这步，而直接在SS中孵育30min以上。

不用任何消化酶、避免酶损伤离子通道。一般脑片多用于膜片钳记录和脑片在位的原位分子杂交。

(1)膜片钳技术 常用方式有：吹打清洁后封接；盲插封接。第一种方法是用带有正压记录的记录微电极吹掉靶细胞周围的神经纤维网之后，再与细胞膜进行封接。这一过程是在红外微分干涉相差显微镜直视下进行。这种方法可在较大神经元上记录，也可在较小的神经元上记录，甚至可在一个神经元的不同部位插上不同电极。可以选择不同的细胞类型进行封接。但盲插法只要一般解剖显微镜即可，不需清洁，又可免去吹打对细胞及突触结构的伤害。但它不能选择细胞。目前已将膜片钳技术发展到与碳纤电极相结合的优点。可以检测到单个囊泡的释放。而膜电容监测方法难以测到胞吐和胞饮的过程。而碳纤电极原理是电化学方法，检测碳纤电极的前端加上可使被检测物质快速氧化的电压(如600-800mV)，使电极端面周围产生很强的电场，当可被氧化的物质接近这个电场时，就会被氧化释放电子到碳纤电极从而产生电流。

根据测量的需要，通常在碳纤电极上加上恒 定电压和周期电压。采用恒定电压的安培测量法具有最高的时间分辨率，而采用周期电压的快循环电压测定法(如采用周期三角波)则可区分被氧化物质类别。一般碳纤电极为5-10μm，电极一端与放大器相连，周围部分的浴液必需绝缘。碳纤电极必需牢固固定,以保持刚性减小振动。而且碳纤电极的电流放大器必需要有足够的带宽(3-5KHz)，一般膜片钳放大器能满足要求。普通的碳纤电极主要插于玻璃毛细管中用玻璃电极拉制器搠制。可用胶粘接碳纤维和玻璃管以保证二者紧密结合。但碳纤电极也有一个缺点即是记录的是细胞局部活动而非全细胞。

(2)脑片杂交。

(3)脑片标记，使突触摄入放射性标记神经递质或前体，然后神经脑片摄入，使神经末梢递质贮存库被选择性标记。在37℃孵育30-60min，然后用灌流液冲洗脑片，将脑片移入小室中灌流。灌流小室由直径5mm的玻管制面，两 端用塞子，调整塞子位置，使小室内的体积为0.25-0.3ml。两头为流入管和流出管，为使脑片去极化，可加入一根铂金丝作为刺激电极。每小室中移入2-5片脑片，用37℃灌流液灌流小室，速度为0.25-0.3ml/min，收集灌流液(每2-5min收集一次，共20-30min)，测定基础释放量。然后用电极刺激或加入不同物质，使之去极化，测定流出液的放射性活性。用液体闪烁记数仪或HPLC电化学检测。℃℃

(4)举例

海马脑片神经元中的K+浓度测定法 先准备好振动切片机，并将所有器械将要接触大鼠脑部位的部分放于4℃的细胞外液中。切片机切片刀先放一块琼脂，后脑组织可用502胶水或其它的胶张贴)成年大鼠，体重120-200g，乙醚麻醉下切开头皮，暴露颅骨，断头取脑。(幼年大鼠更好，则不必切开头皮和麻醉，可直接断头取脑，取脑过程中，不断地加4℃SS，并将枕叶和额叶切除，放于切片机通气的4℃的SS液体中)。取脑后放置于4℃，95%O2，5%CO2混合气体饱和ACSF中净血降温，然后将脑置于用人工脑脊髓液预先湿润的滤纸上，沿正中线分开大脑半球，由脑腹内侧沿皮层边缘剥离双侧海马，在4℃供氧条件下，用刀片垂直于海马长轴，用手切将其切成400-500μm的脑片，将全部脑片置于36℃ACSF中，并不断通入混合气，孵育2h，ACSF pH调节7.3-7.4。(或将脑组织放于振动切片机上，基本控制大致的位置。用切片机切成8片左右，再取其 中较好的几片进行实验，将脑片在SS中将丘脑部分去除，保留皮层和海马，取海马CA1区，可以皮层的嗅沟作为标记。再的取出切片放于孵育液中，通气的孵育30min以上，再打碎所要部分的细胞，进行实验。)

实验时，将孵育脑片置于36℃恒温浴槽内的尼龙网上，液面略高于液气交界面，并不断通入混合气体供氧，气体流量控制在400/分钟，ACSF由蠕动泵以2-4ml/min速度持续灌流。双极不锈刚电极置于CA3区神经纤维 上，刺激电流0.3-1nA，时间为50-150ms，Ag-AgCl作参考电极，一端连碚灌槽，另一端与离子计、示波器接地相连。用多维手动微电极推进器分别将普通及K+选择性微电极刺入神经细胞内。两电极尾部均经Ag-AgCl丝与ISE-1型离子计探头相连，从离子计数字监控表测刺激前后细胞膜电位(Em)、离子电极电位(Ee)及反应离子活度的电位(Ek=Ee-Em)，并将Em, Ee显示于示波器中，实验后将刺激前后电极电位换算成相应神经元K+活度，并加以校正。

在测量时，理想的配置方案是让离子选择性微电极和普通微电极两者同时都在同一神经元中。那么两电极的Em值相同。若不能在同一神经元，则多测几次求其增均值。不过，用双管微电极，则必须用两个放大器。活度测定一般采取校正曲线法。

注意(1)拉制微电极时，颈部不能太长，以便于液膜和内充液的灌注。

(2)电极硅化时，防止硅化层太厚而阻塞尖端。(3)选择电极前，一定要先测量电极的稳定性，选择好的电极。(4)灌注离子交换剂时，若内有气泡，可用手拉伸玻璃针把它引出，但要在放大100倍显微镜下观察进行.(5)钾离子选择性电极使用前，应将电极下端浸入0.1mol/L KCl溶液内，静置1-2h，否则电极可能会出现明显 的电位漂移。(6)为避免电极污染，制成后不宜久放，宜于当天使用。(7)脑薄片制作时，要在冰浴中进行，以减少术中出血。且以快而不损伤组织为原则。注意尽可能剥净脑膜，切片避免薄片变形，破裂或卷曲。(8)人工配制脑脊髓时，溶液用ddH2O及化学试剂新鲜配制。灌流液灌注速度以每分钟灌注更新率达6-10次不宜。

附 离子选择性微电极，即离子敏感性微电极(ISME)，其特点对细胞损伤小，可制成双管微电极。当钾离子选择性微电极插入神经元内，产生电位Ee是反应细胞内K+的电位和细胞膜电位Em之和，即Ee=E+Em。另一普通微电极插入神经元内，可记录到细胞膜电位Em，通过减法器，可得到E=Ee=Em，再通过校正双曲线法，可求得细胞内K+离子活度。

1单管选择性微电极的制作(1)微电极处理 选用硬度高(GG-17)、管壁厚、或电阻率较高的玻璃毛坯，经1:1浓硫酸和浓硝酸浸泡，自来水冲洗，蒸馏水煮沸后烤干备用。用微电极拉制仪拉成小于1μm的微电极。直流电阻为50±10MΩ。

(2)电极尖端疏水化 洁净玻璃表面具有亲水性，故充灌的非水溶性离子交换剂将很快被水相物质所取代。因而，在灌注离子交换剂前，需对电极尖端进行疏水化处理。即硅化。在直径约15cm，高约3cm玻璃盘内放入约10根玻璃微电极。上面加盖，盖上有一小孔。加温到150℃，维持15-30min以烘干电极，在小孔中滴入六甲基二硅烷约300μl，维持在150℃约40-60min，用其蒸气硅烷化。还可将少量15%六甲基二硅烷注射到微电极转窄处。由于存在微丝，硅化溶液会自然充入微电极顶部。注入硅化液的微电极应在室温下静置1h，然后置250℃烘箱同烤1h。加热蒸去未与玻璃键合的硅化液组分。

(3)离子交换剂和内部电解质溶液的灌注 将玻璃电极倒置在金属框中，并放在250℃烘箱烘1h。冷却后，用毛细玻璃管自尾部向硅烷化后的电极尖端注入相应的0.5mol/L KCl，至电极肩部为止。然后将玻璃管自尾部向硅烷化后的电极尖端注入相应的0.5mol/L KCl，至电极肩部为止。然后将玻璃微电极尖端1-2mm浸入Fluka K+-Cocktil 60031 10min左右，树脂可在电极尖端形成100μm左右液柱，最后作尾部灌注时，如果硅化处理良好，树脂注入后略加引导，会自动流向尖端，且树脂与玻璃封接稳定。

(4)尾端处理 为防止水分蒸发，在尾部封以矿物油，然后将Ag-AgCl丝导入。现在一般有固定的玻璃管，不必进行特殊处理了。一般拉微电极，分两步，拉出的微电极尖端细，但尖端不长。一般第一步温度为60.2℃，第二步为37℃。玻管应放直，否则可能拉出的玻管不正。

2双管微电极制作。(1)将两单管毛坯粘在一起或火焰中封在一起。(2)拉成双管微电极(3)在加压下用蒸馏水充注一管，使其防止硅烷化。(4)将别一管顶端于硅酮溶液中浸5-10s，使其从顶端起200-500μm内硅化。(5)加热干燥整个双管电极，从20℃开始至200℃至少烤1h。(6)借助显微镜操纵器将其顶端顶着的瓷物撕开，通常使尖端为2-3μm。(7)用直接注射法，以0.15mol/L NaCl水溶液充注非离子选择管。(8)将电极浸入离子交换树剂内约10-15s，以便液体离子交换剂灌入硅化管顶端。(9)用注射法以0.5mol/L KCl灌注此管的其余部分。(10)尾端封以矿物油。然后将Ag-AgCl丝导入。

3钾离子选择性微电极的保存。经硅化后电极未充液前可保存数天，最好在干燥空气中保存。微电极保存待用时，需将其顶端浸在0.5mol/L KCl中。

4K+选择性微电极校准。每次测定前，要在各种不同浓度KCl(3-300mmol/L)溶液(150mmol/L NaCl作背景)测试各电极的灵敏度。KCl溶液浓度每变10倍，钾离子选择性微电极反映出电位斜率为50-55mV，斜率过低时，弃去不用。

电生理效应 篇3

关键词：白藜芦醇,心肌细胞,电生理效应

白藜芦醇 (resveratrol, RES) 是一种非黄酮类多酚化合物, 化学名为3, 5, 4′-三羟基二苯乙烯 (3, 5, 4′-trihydroxystilbene) 。白藜芦醇具有抗氧化、抗炎症、抗肿瘤、抗病毒及抗心血管疾病等药理作用[1]。近来又有动物大体实验表明白藜芦醇具有抗实验性心律失常作用[2], 本文就该方面的研究进展综述如下:

1 白藜芦醇对心室肌离子通道的影响

1.1 白藜芦醇对心室肌K+通道的影响

HERG基因编码心脏快速延迟整流钾电流Ikr在心脏动作电复极化过程中发挥重要的作用, 维持动作电位2相和3相的主要因素。HERG基因突变可引起LQT综合征, 严重时可引起尖端扭转性室速和猝死[3]。HERG钾通道是抗心律失常药物作用的重要靶点[4]。HERG通道存在开放、关闭和失活三种状态, 心肌细胞的去极化与复极化过程中伴随着三种状态之间的转化。研究结果显示, 白藜芦醇浓度依赖性的抑制HERG步阶电流 (IHERG) 及其尾电流 (IHERGtail) , 白藜芦醇作用后其失活时间常数减小、失活速率变快、去活化时间常数明显减小;激活、瞬时失和复活动力学没有明显变化。白藜芦醇通过影响通道的开放状态和失活状态抑制HERG钾电流, 从而使得心肌细胞复极时间延长, 改善快速性心律失常, HERG钾通道有可能是白藜芦醇抗心律失常作用的新靶点[5]。另外, 白藜芦醇可明显增强慢性激活延迟整流钾电流 (IKS) , 进而使动作电位2相后期和3期延迟整流钾电流增加, 复极化变快, 动作电位时程缩短 (APD) , 有效不应期减少并呈剂量依赖性。对于早后除极所引起的尖端扭转型心律失常可能起到治疗作用[6]。

1.2 白藜芦醇对心室肌Ca2+通道的影响

心肌细胞L型钙通道具有重要的生理和病理生理意义, 它参与动作电位平台期的形成和兴奋-收缩耦连以及触发细胞内钙的释放。白藜芦醇能阻滞L型钙通道, 减少细胞外的钙离子内流, 延长有效不应期, 减少早后除极的发生, 并且抑制钙超载, 减慢慢反应细胞的传导性而消除心动过速, 从而对心律失常起到治疗作用。刘妍妍等[7]应用酶解法分离单个豚鼠心室肌细胞, 采用全细胞膜片钳技术记录白藜芦醇对豚鼠单个心室细胞L型钙通道电流 (ICa-L) 的影响。结果显示, 白藜芦醇呈浓度依赖性抑制ICa-L, 但对ICa-L激活电位、峰电位、反转电位均没有影响。易方方等[8]研究显示, 蛋白激酶G (PKG) 特异性激动剂8Br-cGMP联合白藜芦醇对降低ICa-L电流密度较单纯蛋白激酶G (PKG) 特异性激动剂8Br-cGMP或白藜芦醇效果显著, 表明白藜芦醇阻滞L型钙通道作用机制可能与PKG激活有关。

1.3 白藜芦醇对心室肌Na+通道的影响

INa是影响心肌兴奋性、不应性和传导性的重要离子流。INa异常导致一系列的心律失常, 尤其是心脏传导功能障碍, 并且心肌细胞膜上存在大量的钠-钙交换体, 是维持细胞内钙离子浓度的重要机制之一。当细胞内Na+浓度的升高促使钠-钙交换体反向运转, 导致Ca2+内流, 并由此诱发肌浆网释放Ca2+, 最终导致细胞内Ca2+超载[9]。研究发现, 白藜芦醇呈浓度依赖性地抑制豚鼠心室肌细胞INa, 在不同膜电位水平对INa均具有阻滞作用, 作用出现快, 并且可逆[10]。RES未明显影响通道的激活, 但可使失活曲线明显左移, 失活电压变大。这些均为RES的抗心律失常作用机制奠定了一定的分子基础。

2 白藜芦醇对左心室流出道自律组织电活动的影响

基于左心室流出道具有明显自律性的电生理特征, 相关实验研究了白藜芦醇对豚鼠左心室流出道电生理活动的影响, 以期更深入、系统地了解白藜芦醇对心脏的作用。结果显示, 白藜芦醇可抑制左心室流出道自律细胞的电活动, 这些效应可能与其抑制钙离子内流有关, 同时提示白藜芦醇与Verapamil对流出道起搏细胞有相似的抑制Ca2+通道电生理作用。李蓟龙等[11]通过细胞内微电极技术研究白藜芦醇对豚鼠左心室流出道自律组织的电生理效应显示: (1) 白藜芦醇可抑制左心室流出道自律细胞的电活动, 白藜芦醇可显著降低左心室流出道自律细胞的APA、Vmax、VDD、RPF;而对MDP、APD50及APD90无明显作用。 (2) 白藜芦醇对L型钙通道的影响, 预先应用L-Ca2+开放剂Bay K8644灌流标本可取消白藜芦醇对流出道起搏细胞的电生理效应;预先应用L-Ca2+阻断剂Verapamil灌流标本可加强白藜芦醇对流出道起博细胞的电生理效应。

3 白藜芦醇 (resveratrol) 对乳头肌作用的研究

相关研究表明, 白藜芦醇具有抑制乳头状肌迟后去极化 (DAD) 及触发活动 (TA) 的作用, 这一效应可能与其抑制钙离子内流有关。文献[12]应用标准玻璃微电极技术, 观察白藜芦醇对哇巴因所引起的离体豚鼠乳头状肌迟后去极化 (DAD) 及触发活动 (triggered activity, TA) 的效应。结果显示: (1) 预先给予白藜芦醇可剂量依赖性地抑制哇巴因所引起的乳头状肌DAD及TA; (2) 预先应用L型钙通道开放剂Bay K8644, 可取消白藜芦醇的上述效应; (3) 预先应用一氧化氮合酶抑制剂L-NAME, 对白藜芦醇的上述效应无影响; (4) 单独应用17β-雌二醇 (E2) 或白藜芦醇对DAD及TA无明显影响, 而联合应用相同剂量的E2和白藜芦醇则对DAD及TA产生明显的抑制效应; (5) 预先应用雌激素受体拮抗剂他莫昔芬不能取消白藜芦醇对DAD及TA的抑制作用。张丽男等[13]研究表明白藜芦醇对乳头肌无负性肌力作用。

4 白藜芦醇对右心房肌 (含窦房结) 的电生理效应

电生理效应 篇4

不同保鲜剂对月季切花生理效应的影响

以月季鲜花为试材,研究3种不同配方的切花保鲜剂对其保鲜效果及生理效应的影响.结果表明3%蔗糖+200mg/L8-HQ+100mg/L柠檬酸+50mg/LAgNO3处理的月季切花的`瓶插寿命以及生理生化指标均达到最好状态,在22～30℃条件下处理6d,月季花仍可观,显著优于对照.

作 者：夏忠强 吴艳华 XIA Zhong-qiang WU Yan-hua  作者单位：辽宁农业职业技术学院,辽宁,营口,115009 刊 名：辽宁农业职业技术学院学报 英文刊名：JOURNAL OF LIAONING AGRICULTURAL COLLEGE 年，卷(期)：2009 11(2) 分类号：Q945.6+6 S685.12 关键词：切花月季   保鲜效果   保鲜剂  

浅析走路的生理效应 篇5

1.1 研究对象

研究对象是走路健身对人体产生的生理效应以及走路健身的方法。

1.2 研究方法。

1.2.1文献资料法。通过中国知网, 查阅了北京体育大学学报、天津体育学院学报、体育科学等等国内核心期刊以及相关国外相关文献。1.2.2逻辑分析法。运用概念、判断、推理等逻辑分析方法整理所收集的资料, 并对资料进行归纳、提炼。

2 走路的运动强度

运动强度是指身体练习对人体生理刺激的程度, 是构成运动量的因素之一。从运动生理学角度的角度来讲, 训练效果来自于对训练刺激的适应。走路的运动强度到底有多大呢?许多专家、学者都建议大众走路健身, 但许多人对走路健身还存在许多迷惑, 如不知道多大的运动强度才能对身体产生良好的刺激, 从而对人体健康产生积极影响。一般用来评量运动强度的生理指标, 包括心跳率、换气量、摄氧量、血乳酸甚至消耗热量等。表1是不同走路速度的心跳率与摄氧量 (受试者男性, 年龄26岁) 。表1里, 时速2至4千米的走路非常慢, 心跳率适度的上升, 摄氧量上升2至3倍。时速5千米时, 心跳率122次, 摄氧量是安静值的4倍。由表1中, 从生理学的角度上看, 走路训练的速度应该介在4至6千米之间。如果走路也纯粹地看成运动, 4至6千米时速, 仍算是“小”的运动强度。不过, 走路是应该与其他运动同样来看, 或者把它另眼看待, 可能是见仁见智的问题。

3 走路健身的适宜强度

美国运动医学会对一般健康成人运动训练处方的建议, 是每一个人运动时, 强度在最大运动心跳率60%至90%之间。如果采用推荐心跳率的下限, 各年龄层60%的心跳率运动强度分别在120至96次/分。美国卫生总署推荐的量是这样的:每天至少走30分钟, 每周至少走5次, 中等强度。如果每天不能保证连续30分钟锻炼, 也可累积运动量, 譬如早上走10分钟, 中午走10分钟, 晚上走10分钟, 只要加起来够30分钟即可。中等强度的感觉是, 走起来身体稍稍变热, 呼吸稍有困难。必须提醒的是, 下限是每周训练三至五次时, 起码的运动训练强度, 如果每天用走路上下班, 每周10次以上走路运动, 则每次的运动强度是可以往下调降, 而仍能确保走路的运动训练的效果的。北京市体育科学研究所研究员周琴璐介绍, 国外普遍推荐的运动处方是每天步行1万步, 而我国则推荐每天6000步至1万步。为了增加走路的训练效果, 可以采用双手拿哑铃或者其他重物之类的东西, 以增加运动量。表2是根据最大心跳率是220减年龄的公式而制作成的走路运动推荐强度表。60%至90%是运动医学会的适当运动训练推荐强度范围。应用时, 先看自己年龄, 再选择强度百分比, 试着均速地走路5分钟, 走完马上量测15秒钟的运动后心跳数, 乘以4, 换算出一分钟的运动心跳率。以走路后心跳率作为走路运动强度指标, 需要尝试几次, 才能找出自己选定的走路训练强度。

4 走路对减肥的效果

有不少人运动的目的是为了要减肥, 也就是藉者运动消耗多余的热量, 以达到控制体重的目的。表3是不同走路速度感的走路的能量消耗, 以自然走为例, 每分钟消耗3.3千卡, 自然走一个半小时可消耗300千卡。消耗一千克的脂肪, 需运动2333分钟。事实上, 走路的能量消耗, 除环境之外, 还受体重的影响。因此, 表3只是一个估算值。如果每天走路的距离增加, 每趟走30分钟, 那每年因为一周五天上下班, 所消耗的热量, 就相当于8.5千克。连续5年, 这么走下来会累积消耗42.5千克。表3中, 值得注意的是全力走 (时速7.2千米) 时候的能量消耗。全力走的能量消耗更高于慢跑。对于一般人走路的速度, 似乎可以设定在“快步走”与“全力走”的两个感觉强度之间。

5 走路健身的正确方法

5.1 腿部。

很多人容易犯这样的毛病:为了走得更快, 试图加大步长。这样做, 从生物学的角度来看效率不高, 而且容易使人疲劳;虽然步子大了, 动作幅度增加了, 消耗的卡路里也多了, 但是因为这很疲劳, 走不多远就想停下来。

较为科学的方法是, 专注于每只脚往前迈的那个力气, 迈得很有劲儿, 而且迈出后, 脚的落地点很接近身体, 这样走效果更好。

5.2 脚部。

用后脚跟先着地;加速时, 后脚跟先着地, 然后过渡到脚尖, 不要平脚踩在地面上;蹬地向前时, 用脚趾部分用力。

5.3 髋关节。

走路时, 髋关节也要前后“转”起来, 相应的, 腰部也要随节奏扭动。

5.4 躯干。

躯干要保持正直, 向前或向后倾都会降低速度。

5.5 胳膊。

肘部弯曲的角度在90度左右;手一定要保持放松;胳膊摆动时, 尽量靠近身体, 手尽量不要低于身体上下的中线位置 (腰部往下一点) ;为了加速, 先加大摆臂, 腿也随着带动起来了。

5.6 头、脖、肩部。

脖和肩部都要放松, 头部要正直, 眼睛向前看。

摘要：走路虽然是一种非常安全的运动方式, 但是如果不能很好地把握其锻炼的方法和要领, 同样也不能达到应有的健身效果, 甚至可能产生一定的副作用。主要采用文献资料法对走路的强度、效应以及正确的走路方法进行了探讨。

关键词：走路,健身,生理效应

参考文献

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[5]陈秋丽, 翟水保.健身走、跑练习干预大学生社会体格焦虑效果的研究[J].北京体育大学学报, 2007, (8) .

正己烷接触者神经电生理检测研究 篇6

1 资料与方法

1. 1 一般资料

正己烷接触者26 例, 男1 例, 女25 例, 年龄19 ~49 岁, 平均37. 6 岁, 均在鞋厂从事刷胶作业; 模拟现场空气检测正己烷浓度为215. 6 ~436. 5 mg·m- 3; 正己烷接触时间为1 ~4 年; 主要自述症状为头晕、头痛、乏力、恶心, 血常规、生化、肝肾功能等常规检查均未见明显异常, 尚未确诊为正己烷中毒, 就诊行神经电生理检测以协助诊断。正常对照组26 例, 均为女性, 年龄18 ~ 45, 平均36. 3 岁。

1. 2 检测方法

神经传导及针电极肌电图 ( EMG) 均使用丹麦Keypoint肌电图/ 诱发电位仪, 受检者皮温保持在30 ~35 ℃ , 每位受检者均常规检测四肢周围神经, 包括感觉神经传导 ( SNAP) 和运动神经传导 ( CMAP) 。双上肢SNAP使用环指电极逆向记录法, 正中神经置于第2 指, 尺神经于第5 指记录; 双下肢SNAP使用表面电极逆向记录法, 四肢CMAP使用表面电极记录。EMG检测包括拇短展肌、第一骨间肌、肱二头肌、胫前肌、股内侧肌。

1. 3 统计学处理

采用SPSS 11. 0 统计软件对样本进行t检验。

2 结果

2. 1 CMAP

所有受检者均检测双侧正中神经、尺神经、腓总神经、胫神经, 测量数据包括远端潜伏期、波幅、传导速度。其中远端潜伏期、传导速度与正常对照组相比差异无统计学意义 ( P > 0. 05) ; 左尺神经波幅较正常组降低, 差异有统计学意义 ( P <0. 05) 。见表1。

2. 2 SNAP

所有受检者均检测双侧正中神经、尺神经、腓浅神经、腓肠神经, 测量数据包括波幅、传导速度。传导速度: 正己烷接触者右正中神经、双侧尺神经、双侧腓肠神经与正常对照组相比均减慢, 其差异有统计学意义 ( P <0. 05 或P < 0. 01) ; 波幅: 正己烷接触者左尺神经较正常对照组下降, 差异有统计学意义 ( P <0.05) 。见表2。

2. 3 电流刺激

记录刺激右侧正中神经CMAP及SNAP时能引起最高稳定波幅电位再增加20% 的电流值, 即超强刺激电流。正己烷接触者CMAP平均电流量为24. 59 ±6. 50, 较正常对照组 ( 34. 8 ± 7. 21) 低 ( P < 0. 01) ; SNAP平均电流量为16. 92 ±3. 96, 亦较正常对照组 ( 21. 2 ±4. 13) 低 ( P < 0. 01) 。

2. 4 EMG检测

正己烷接触者肢体远端肌均可见高波幅运动单位, 近端肌运动单位形态基本正常。

3 讨论

正己烷长期职业性接触低浓度可致慢性中毒, 引起多发性周围神经病[1]。目前尚无明确的正己烷中毒诊断标准, 怀疑慢性正己烷中毒者, 须根据长期正己烷的职业接触史, 以及以多发性周围神经损害为主的临床症状、体征、以及神经肌-电图改变, 结合现场卫生学调查及空气中正己烷浓度测定等资料, 排除其他病因引起的周围神经病方可诊断。有报道, 工人在正己烷340 ~2 200 mg·m- 3空气浓度下最短2 个月、最长6 个月即可发生周围神经病, 我们检测26 例正己烷接触者均为鞋厂刷胶作业者, 未配戴手套及防毒面罩, 因此易通过呼吸道及皮肤吸收入体。正己烷引起的中毒性周围神经病主要侵犯周围神经的轴索, 肝微粒体中氧化为2, 5-己二酮等代谢产物, 此为原发性亲神经毒剂, 能与神经纤维内线粒体的供能糖酵解酶结合, 使其失去活性, 影响轴突内轴微运输失能性障碍乃至停滞, 引起局限性轴突肿胀、纤维变性及神经元性肌萎缩等病理变化; 另外还能直接与神经细胞内的微丝相结合而影响神经纤维的正常传导功能[2]。本组共26 例正己烷接触者, 神经电生理检测结果显示右正中神经、双侧尺神经、腓肠神经SNAP传导速度均较正常对照组减慢, 左尺神经CMAP、SNAP波幅均较正常对照组降低; 据此提示正己烷接触者神经损害主要存在以下几个方面: ( 1) 主要累及周围神经感觉纤维, 以脱髓鞘为主。 ( 2) 周围神经运动纤维轴索受累为主, 虽然正己烷接触者在运动神经传导检测里仅发现左尺神经波幅下降, 但EMG可见肢体远端所检肌高波幅运动单位, 提示周围神经运动纤维轴索均有轻度受累。CMAP检测的波幅主要反映神经干功能, 而EMG可以反映支配至肌肉的神经分支, 后者可以在更细微平面衡量运动神经功能是否有损害, 这与有关报道称暴露正己烷可引起以轴索变性为主的多发性神经病[3]相符。 ( 3) 本研究所检正己烷接触者EMG异常主要表现为轻收缩见高波幅运动单位, 嘱放松时所有病例均未见自发电位, 与有关文献[4]不同。 ( 4) 主要累及肢体远端神经。另外检测中发现以右侧正中神经为例, CMAP及SNAP所需电流量与正常组相比明显减少; 电刺激在神经传导的检测中是必不可少的, 常规使用皮肤电极电刺激作用于神经干上, 引起一个去极化和超极化, 逐渐加大电流可获得一个超强刺激下全部神经纤维兴奋起来的动作电位, 一般来说, 如有神经病变, 超强刺激需要更高的电流量; 而我们研究发现正己烷接触者超强刺激电流量较正常人小, 这可能与正己烷接触者神经应激阈值降低有关, 有待进一步研究。目前神经电生理检测所需表面电极受材料及信噪比等所限, 主要反映神经干功能, 期待有更多的技术如纳米铂黑修饰微电极阵列[5]等应用于硬件更新, 使神经电生理检测更敏感、更准确。

摘要：目的:探讨神经电生理检查对早期发现正己烷接触亚临床患者神经系统损害的作用。方法:对26例正己烷接触者及26例正常对照者进行神经传导及针电极肌电图检测, 每位受检者均常规检测四肢周围神经, 包括运动神经传导 (CMAP) 、感觉神经传导 (SNAP) 、针电极肌电图 (EMG) 。结果:神经传导检测中正己烷接触者左尺神经CMAP、SNAP波幅均较正常对照组降低;右正中神经、双侧尺神经、腓肠神经SNAP速度均减慢, 差异均有统计学意义;EMG中正己烷接触者组肢体远端肌均可见高波幅运动单位, 近端所检肌运动单位形态基本正常。结论:神经电生理检查可以早期发现正己烷对神经系统的损害, 对临床及时应用药物干预及治疗以提高患者生活质量有重要指导作用及意义。

关键词：正己烷,神经,电生理

参考文献

[1]林飞, 罗飞亚.正己烷的毒理学研究现状及风险评估[J].中国药事, 2013, 5 (27) :525-529.

[2]潘洁, 唐焕文.正己烷慢性神经毒作用机制研究进展[J].中国职业医学, 2009, 5 (36) :412-414.

[3]黄凤珍, 马红薇.正已烷致多发性周围神经病1例报告[J].中国工业医学杂志, 2004, 17 (3) :203.

[4]冯达仁, 潘侃达, 王森达.慢性正己烷中毒神经损害的肌电图评价[J].中国临床康复, 2002, 6 (17) :2544-2545.

电生理效应 篇7

依据植物生理水分的变化信息来实施精细灌溉, 是实现农业节水高产的一个重要手段。叶片的生理水分状况能敏感地反映植株干旱程度, 而叶片含水率、叶水势等参数又与叶片生理电特性有密切的关系, 如果以叶片为电容器的介质, 随着叶片水分状况的变化其介电常数必然不同, 会在阻抗值上反映出来, 从而可以获知植物的需水信息。所以, 应用植物的电特性来快速测量植物水分盈亏状况已经成为快速诊断植物需水状况的新途径[1,2]。要进行植物电特性的测量, 需要有一定频率的激励信号源, 不同的频率激励信号对植物生理水分有不同的反映[3,4];所以如何找到能够直观和有效地反映植物生理水分的敏感频段已经成为实现植物水分快速测试技术和相应仪器开发的一个难点[5,6]。通常的频率激励信号源由于频率范围的限制, 不能有效地找出敏感频段, 本研究采用10μHz～32MHz 的宽频高灵敏度精密频响仪, 对卷心菜叶片从10Hz～1MHz的宽范围全频段扫描, 连续记录卷心菜叶片在不同含水量时的阻抗、电阻、电抗值, 从而分析得出反映叶片含水率的敏感频段, 并试图在此敏感频率的激励下, 得到植物生理水分与电特性的相互关系。

1 实验仪器与方法

1.1 实验仪器

实验将英国输力强公司的1287电化学界面与1260频响仪联合使用, 并用1294阻抗接口扩大1260频响仪的测量范围, 测量不同干旱程度的植物叶片阻抗, 全频段对样本阻抗进行扫描并记录;采用配套的阻抗分析软件ZPlot进行数据分析和处理。采用的1260频响仪是迄今可得的最精确、最方便灵活和最强有力的频响分析仪。 1260为阻抗谱的测量提供出色的指标:

1) 宽广的频率范围, 从10μHz到32MHz。

2) 很高的测量精度。测量精度为0.1%, 相位精度0.1度, 即使样品行为中有微小的变化也可被检测到并定量化。

3) 可实现无噪分析。1260使用单正弦波相关技术, 该技术能内在地消除那些简单仪器所困扰的噪声及谐波失真干扰。

4) 较高的频率分辨率。六千五百万分之一。

采用1260频响仪测量阻抗比之于其它测量技术和仪器的优越性在于:数据采集快速, 测量精确而重现, 可分析不同频段的阻抗变化。

1287电化学界面是一台高精度宽频带的恒电位/恒电流仪, 它利用脉宽转换技术, 使仪器在整个量程范围内达到了高精度、高线性度及高稳定性。与1260联用时, 它提供了全面的交流/直流测试能力。在高频阻抗测量时, 有源屏蔽技术将电缆阻抗效应降到最小, 使1287可以应用到整个10μHz到1MHz频率量程。1287既可进行直流测试, 又可进行交流阻抗测量, 使来自频响分析仪或阻抗谱分析仪内部发生的波形能叠加到极化信号上。

1294阻抗接口, 扩展了频响仪测量生物阻抗的范围, 能够以一定的电压或电流刺激被测样本, 还能检测到1pA的电流。

1.2 实验材料

为了有较长的实验周期和较大的变化率, 实验选用叶片厚实的卷心菜作为样本, 采用不浇水的措施, 使卷心菜叶片含水率随时间逐渐降低。随着叶片含水率的变化, 叶片的生物阻抗也随之变化, 该变化由Solartron anylytical公司1260频响仪、1287电化学界面和1294阻抗接口组合进行测量。

1.3 实验方法

采用突刺法对样品进行测定, 即用4个探针刺入卷心菜叶片进行测量。1294阻抗接口有4个与被测样本相连的接口, 每个接口处接一根铜丝, 分别将它们按一定的顺序刺入卷心菜叶片。预热10min之后, 运行ZPlot进行测量并保存数据。每隔24h进行1次实验, 96h时卷心菜开始枯萎, 停止实验。根据仪器使用说明, 刺入探头时, 注意4个探头要排成一条线。用相位分析仪进行测量, 保存实验数据和图像。按此方法, 第2天在同一叶片相同地方再测量, 连续测量数天, 直到叶片干枯。在实验过程中不给植株浇水, 直到植株自然干死。

2 实验结果与分析

将ZPlot记录下来的阻抗值提取出来, 绘制成5个不同实验时段的电抗曲线和电阻曲线, 如图1和图2所示。

图1记录了连续5天叶片含水率逐渐降低时, 全频段电抗值的变化。由图1可得, 在10 Hz～1MHz的激励频段范围内, 当频率小于25kHz时, 叶片生理电抗值 (负数表示容抗) 随着频率的增加而减小;在大于25kHz频率时, 随着频率的增加而增大。当频率为10Hz～1kHz范围和100kHz～1MHz范围内时, 不同含水率样本电抗值差异不显著, 而在1k～100kHz范围, 卷心菜叶片的生理电抗随着干旱程度的增加逐渐变小, 其中在频率为25kHz左右时, 5种含水率样本的电抗值差异最显著, 可以用电抗值表示不同程度的含水率。因此, 可以得出敏感频率为25kHz。

图2记录了连续5天叶片含水率逐渐降低时, 全频段电阻值的变化。从图2中可以看到, 激励频率大于1 kHz时, 生理电阻值与激励频率呈负相关性, 且大于10kHz后, 不同含水率样本的电阻值差异不显著;激励频率小于1kHz时, 随着频率的降低, 叶片的电阻值基本趋于平稳, 表明与激励频率基本无关, 并且不同含水率对应的电阻值差异也较显著 , 能够用电阻值来反映不同程度的含水率。所以小于1kHz的频段都可作为电阻值的敏感频段, 为测量仪器的选择方便起见, 可考虑采用100Hz。

由于卷心菜叶片含水率随着时间的推移而逐渐降低, 所以由图3可见, 在敏感频段的激励下, 叶片阻抗值的变化与含水率的变化存在着一定关系。其中, 图3 (a) 中, 在频率为25kHz的激励下, 叶片电抗随含水率下降而减小, 呈正相关性;图3 (b) 中, 在频率为100Hz的激励下, 叶片电阻值随含水率下降而升高, 呈负相关性。

3 结论

叶片的电容值相对稳定, 受其它因素影响较小。通过实验, 可以看到随植株干旱程度增加, 叶片生理电容值逞有规律地逐渐变小趋势。不管是从叶茎还是叶肉上, 都能看到明显、相近的趋势。因此, 用植物的电特性来测量植株的干旱程度是较理想的。

将敏感频段的采样点单独取出, 并按时间序列, 做出叶片阻抗、电抗的变化曲线, 如图3所示。

试验研究表明, 反映样本叶片含水率的叶片电抗的敏感测试频段是25kHz左右, 反映样本叶片含水率的叶片电阻的敏感测试频段小于1kHz, 推荐在100Hz左右。同时, 植株叶片生理电抗值随植株干旱程度增加而逐渐变小, 叶片电阻值随含水率下降而升高。

因此, 可以将未来的试验范围缩小到敏感频段, 连续扫描, 得到叶片生理电特性随叶片含水率变化的准确变化规律和数学模型, 并在此基础上开发相关测量仪器。

参考文献

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[5]金树德, 张世芳, 郑荣良.从玉米生理电特性诊断旱情[J].农业工程学报, 1999, 15 (3) :91-95.

电生理效应 篇8

该联盟自2010年8月6日在上海正式启动以来, 已签订了二个合作项目。一项是由复旦大学附属华山医院、上海理工大学、上海诺诚电气有限公司合作研发的“基于光学运动捕捉的步态分析与康复评价系统”;另一项是由复旦大学附属华山医院、上海市儿童医院、上海交通大学、上海理工大学、上海诺诚电气有限公司合作研究的“脑电生理数据存储标准-CDF的制定与相关产品”。

为加快研究进度, 联盟成员利用这一新的交流平台, 围绕上述合作项目积极开展活动。

2010年8月13日、9月1日在复旦大学附属华山医院花园大厅会议室举行了“基于语音/肌电混合控制的上肢功能康复训练系统”项目讨论会。8月26日在上海理工大学医疗器械与食品学院三楼会议室举行了“基于光学运动捕捉的步态分析与表面肌电”的项目讨论会;9月13日在复旦大学附属华山医院综合楼会议室举行了上海市2010年生物医药领域重点科技攻关项目“集成多信号检测分析和反馈电刺激的交互式康复评定和治疗系统”项目讨论会。与会期间, 各与专家紧紧把握项目的临床应用可行性、技术实现可行性和产业化可行性, 从各自专业领域进行深入讨论, 并确定项目下一步的分工安排和项目时间节点, 明确下一次讨论的时间和议题。

心脏电生理及心律失常的研究进展 篇9

1 心脏电生理学与心律失常简介

心脏的生理特性包括自律性、兴奋性、传导性和收缩性,其中自律性、兴奋性和传导性与心电产生有关,为心脏的电生理特性,因此,心律失常产生的异常脉冲可以通过电生理学方法检测。心脏电生理学研究采用多极电极导管,通过静脉或动脉引入到心脏的某一特定位置,用来记录这一位置的电学活性。这些导管也可用来传递电脉冲,从而对心房或心室内某一特定位置产生刺激。心脏电生理学研究的主要目的就是阐释心律失常的机理并对其进行有效治疗。

心律失常通常分为慢性心律失常和快性心律失常,快性心律失常又被称为心动过速。折返性是造成患病和死亡最常见的心律失常病因,大多数心动过速,包括室上性和室性过速、心房和心室颤动等的产生机制都与折返性有关。从另一个角度来说,折返性心律失常也是很理想的心电生理学研究对象,因为它们可以通过合适的定时脉冲被重复地诱导和终止。

我们可以通过电极导管测量某一脉冲从心内某一位置传到另一位置的传导速率,进而判断这一区间的病变情况。找到了致心律失常的起因和位置焦点,就可通过药物或者导管消融法进行针对性的治疗。

2 心脏电生理学应用于心律失常的历史与现状

20世纪四五十年代,Hecht等开始使用导管法测量心律失常患者的心内电活动[1],Furman等发现房室传导阻滞患者的心脏可以通过连接刺激器的导管重新“激活”[2]。到了1967年,Furman等人通过使用心内电位图和起搏导管程序点刺激法,使人们对心律失常起源位置的分析和心律失常机制的阐释成为可能,而这一年也被国际公认为心脏电生理学的起始年。1968年Scherlag首创导管法记录希氏束电图技术,不仅能够对房室传导紊乱进行准确定位和危险分级,而且对心动过速的脉冲传导路径识别更加清晰[3]。1971年第一本关于室上性心动过速程序刺激治疗法的书籍诞生,作者Wellens等对心脏程序刺激法作了详细规范和指南[4]。

电生理学方法应用于心律失常治疗,早期常见的方法有植入性起搏器和植入性自动除颤器[5]。20世纪80年代出现了心内导管消融技术,它的原理是采用高能量冲击来打断心律失常传导通路,或破坏异常搏动的起源[6]。随后导管消融术得到了广泛的临床应用,进一步发展为射频导管消融术。将一个套在导管中的电极置于心内将要消融的严格目标区域,另一个电极置于胸腔[7]。高能量冲击对目标心肌产生多种物理效应,包括机械作用、热作用、电流和电解作用。这一方法的根本目的就是快速瓦解引起心律失常的病变组织[8]。

科学家发现,心律失常也有可能起源于心外连接到心房或心室的肌肉。目前,已经可以通过心电图识别心外膜引起的心动过速,进而成功进行消融治疗[9]。另外,也实现了对不可成心电图像或血流不稳定的室性心动过速和心室纤维性颤动的引发器进行消融去除[10]。

20世纪90年代中后期又发展形成了心脏再同步治疗法,利用电生理的双心室起搏来恢复左右心室电和机械不同步的失调状态,从而纠正或改善心律失常[11]。

3 新兴心电生理标测系统

随着导管消融技术临床应用范围的扩大,尤其是心房扑动、心房纤维性颤动和室性心动过速消融的开展,极大地推动了导管标测技术的发展。每一例患者在进行射频消融治疗之前,都必须进行详细精确的心电生理标测,以判断造成心律失常的源头和病因。常规的心脏电生理标测是在X射线透视指引下,使用接触式导管电极,在患者的心内膜逐点接触进行的。但存在采集信号耗时长,只能采集到局部电信号,无空间分辨、定位和记忆功能等缺点,另外,长时间的标测使医务人员和患者都要长时间暴露在X射线下,潜在危险较大。

为了克服以上缺点,新兴的标测系统逐渐出现和完善。目前新兴标测系统主要有三维电磁标测定位系统(CARTO系统)、接触式网篮电极标测系统以及非接触式球囊电极标测系统(Ensite 3000)[12]。

CARTO三维电磁解剖标测系统是1996年Biosense Webster公司推出的产品[13]。它有三个特点,一是可以将心电生理与心腔内的三维解剖结构结合在一起,进行三维重建;二是它的导管也是射频导管,从而大大降低了系统的复杂性,提高了消融的准确性;三是CARTO系统准确性非常高,消融导管重复回到同一标测和消融部位的平均误差不大于0.5mm,因而可大量减少X射线透射时间和射频消融放电次数。据报道,CARTO系统可用于所有的可经常规电生理标测和消融的心动过速。

CARTO系统在心动过速时建立一个较精确的电激动和解剖图形,往往至少需要50~100个标测点,对多数血流动力学不能耐受的患者无法使用。因此,CARTO系统的研究方向一方面是实现快速标测,更好的应用于血流动力学不稳定和不能反复诱发的非持续性心动过速;另一方面是实现与三维CT或三维MRI的融合,这一技术已于2005年诞生并发布,被称为CArtoMerge技术。

接触式网篮电极标测系统采用网篮电极,这大大减少了插入导管的数量。另外,在信号分析及显示方面也有较大进步。但这同时也带来了缺点,一是柔软性差,椭圆形的外廓与心腔三维解剖结构不够吻合,导致许多电极不能紧密贴靠心脏内壁,记录到的心电图不理想;二是部分使用该标测系统的患者出现了血栓等并发症。这都是有待改进的地方。

非接触式球囊电极三维标测系统(E n S i t e 3 0 0 0系统)是Endocardial Solutions公司推出的产品,将64个电极(8×8阵列)排列在球囊表面。与接触式标测系统不同的是,该系统的电极与心内膜没有直接接触,故称非接触式标测。因此,它不依赖于目标位置的几何形状,不会出现因心脏形态变化而记录不到某些部位心电生理的情况。该系统的最大特点是可以根据一次心跳或相邻的几次心搏,确定心律失常的起源部位、激动顺序、折返环路、异常径路及缓慢传导区的出口,确定消融靶点,并即时判断消融效果。

非接触式标测系统电激动标测和解剖重建的精确性不如CARTO系统。因此,其研究发展的方向主要是与其它解剖重建方法相结合,提高标测和消融速度以及精确度。

4 展望

在接下来的很长时间,心律失常仍将是威胁人类健康的一大心脏疾病。但是随着计算机技术和微电子技术的快速发展,心脏电生理检查技术也必定会有一个全新的突破。我们将有能力更好的预防和控制这一疾病,治愈更多的患者。我们对心律失常的防治将会朝着更多地使用电生理设备方向发展,这种趋势必然促进植入式心脏转复除颤器(ICD)和心脏再同步化起搏器(CRT)以及新兴标测系统的更新换代[14],从而减少并发症的发生。同时,借助抗心律失常药物的引入,有望减少对患者进行高能量冲击的次数[15]。另外,导管设备的改进、影像技术的杂交、新的消融能源代替射频能源,这些都有助于改善治疗效果和减少并发症。