一、神經(jīng)系統(tǒng)的信號傳遞當前1頁，總共36頁。當前2頁，總共36頁。1.神經(jīng)元軸突內(nèi)神經(jīng)活動的電變化當前3頁，總共36頁。Measuringtherestingmembranepotential1)電信號當前4頁，總共36頁。MethodsofRecordingActionPotentials1)電信號當前5頁，總共36頁。神經(jīng)纖維靜息電位與動作電位波形與產(chǎn)生機制Thevoltage-gatedchannel當前6頁，總共36頁。Structureofthevoltage-gatedsodiumchannel當前7頁，總共36頁。2.神經(jīng)元-神經(jīng)元間化學性突觸傳遞SynapticarrangementsintheCNSVarioussizesofCNSsynapses當前8頁，總共36頁。2.神經(jīng)元-神經(jīng)元間化學性突觸傳遞當前9頁，總共36頁。2.神經(jīng)元-神經(jīng)元間化學性突觸傳遞當前10頁，總共36頁。Amembraneionchannel?Theproperties:ionselectivityandgating.當前11頁，總共36頁。Amembraneionchannel?Theproperties:ionselectivityandgating.當前12頁，總共36頁。TransmitteractionsatG-protein-coupledreceptors.

ThebindingofneurotransmittertothereceptorleadstotheactivationofG-proteins.ActivatedG-proteinsactivateeffectorproteins,whichmaybe(a)ionchannelsor(b)enzymesthatgenerateintracellularsecondmessengers.當前13頁，總共36頁。二、電生理學方法細胞外紀錄(extracellularrecording):細胞內(nèi)紀錄(intracellularsingleunitrecording)：電壓鉗（voltageclamp）膜片鉗（patchclamp）

腦電圖(EEG)誘發(fā)電位（evokedpotential）

微電泳（microelectrophoresis）

抗體微量注射

正電子發(fā)射斷層掃描術磁共振成像術當前14頁，總共36頁。

（1)

陰極射線示波器（oscillograph）：

（2）生物電放大器(amplifier):

頻率相應范圍大（通頻帶從0~100kHz)，有足夠高的放大能力，低噪聲，高輸入阻抗，高的辨差比。（3）電子刺激器（electronicstimulator）:矩形脈沖：刺激強度（幅度:最大瞬時值，0.001~200V之間，連續(xù)可調(diào)）、時間（波寬：10s~1s）、頻率(波寬和延遲時間之和小于頻率的倒數(shù))、延遲；刺激方式：單，連續(xù)，雙脈沖刺激；同步輸出：觸發(fā)其他需要與刺激同步的儀器（示波器，微電泳，照相等）一起工作。刺激隔離器（insulator）。（4）

儲存和分析電生理實驗結(jié)果的儀器：

常用的主要儀器當前15頁，總共36頁。

電記錄的技術(A)細胞外記錄法記錄法記錄單個細胞或一群細胞的電活動。(B)微電極細胞內(nèi)記錄法記錄膜內(nèi)外的電位差：靜息電位和動作電位。(C)膜片鉗記錄法記錄當膜上單個通道開啟或關閉時的電流。當前16頁，總共36頁。?工作原理：把引導電極安放在神經(jīng)組織的表面或附近引導神經(jīng)組織的電活動。活動部位的神經(jīng)元去極化，未活動部位極化狀態(tài)，在容積導體中兩部位電位不同，電流流動，放置在細胞表面的電極會紀錄出兩者間的電位差。?優(yōu)點：方便，電極不插入細胞。?特點：細胞外電位的波形因記錄細胞的不同部位而異

細胞外紀錄(ExtracellularRecording)當前17頁，總共36頁。Wangetal.,JCompNeurol,2001膈神經(jīng)及呼吸相關神經(jīng)元放電記錄當前18頁，總共36頁。細胞內(nèi)紀錄IntracellularSingleUnitRecording當前19頁，總共36頁。細胞內(nèi)紀錄

IntracellularSingleUnitRecording

由于插入神經(jīng)元內(nèi)胞體并記錄細胞內(nèi)電位的微電極技術的發(fā)展，Eccles等首先將微電極插入脊髓運動神經(jīng)元的胞體，記錄哺乳類動物脊髓的大運動神經(jīng)元胞內(nèi)電位。?運動神經(jīng)元的胞體直徑70m;?微電極尖端直徑0.5m；?跨膜電位差60~80mV。當前20頁，總共36頁。圖用微電極在貓脊髓運動神經(jīng)元內(nèi)記錄的突觸后電位A.B.C:三種不同的閾下刺激；D:10次刺激引起的峰電位。圖刺激神經(jīng)在單根肌纖維的終板上所誘發(fā)的電位a.正常終板電位和相繼發(fā)生的肌肉峰電位；b,c,d,e:箭毒進行性地阻滯肌反應;e只留下終板電位，神經(jīng)肌肉傳遞被箭毒阻滯了。圖槍烏賊星狀神經(jīng)節(jié)的突觸前纖維表現(xiàn)的動作電位和在突觸后神經(jīng)元誘發(fā)的局部電位。當前21頁，總共36頁。

20世紀50年代，HodgkinandHuxley首次應用電壓鉗技術對槍烏賊的標本進行膜電流的測定。?工作原理：離子流過通道所形成的離子流是形成動作電位的基礎。電生理實驗以電流作為刺激源，使可興奮細胞產(chǎn)生興奮，然后測定其膜電壓以確定離子通道的狀態(tài)。但在形成動作電位時所產(chǎn)生的離子流可影響膜電位，而膜電位的變化又會影響該離子的通透性的變化。因而，須人為地使膜電位在一定時間內(nèi)維持在一個固定水平。電壓鉗技術是通過插入細胞內(nèi)的一根微電極人為向胞內(nèi)補充電流，補充的電流正好等于跨膜流出的反相離子電流（大小相等方向相反）。?意義

：1）確保膜通透性發(fā)生改變時，控制膜電位始終維持在指令電位的水平；2）通過電流檢測裝置，記錄到補充入胞內(nèi)的注入電流，它相當于離子電流的反相電流。這樣可測定在不同膜電位水平的離子電流，了解膜通道的電導及功能活動。電壓鉗voltageclamp當前22頁，總共36頁。應用：定量分析刺激與細胞后膜電導的變化。反映整個細胞膜上所有通道活動的綜合結(jié)果。不足：此項技術不能了解單個離子通道的功能活動狀態(tài)。另外，牽制的面積大，包含大量的隨機開放和關閉的通道，形成的背景噪音也大，掩蓋單一通道的微弱電流，另外，小神經(jīng)元插入兩個電極不容易。電壓鉗裝置圖和電壓鉗實驗記錄的膜電流當前23頁，總共36頁。當前24頁，總共36頁。?1976年由德國Neher和Sakmann發(fā)明（1991NobelPrize）。?工作原理：同電壓鉗，即在人為設置電壓并固定的情況下記錄分析離子通道。膜片鉗技術使用玻璃微電極吸管把只含1-3個離子通道、面積為幾個mm2的細胞膜通過負壓吸引封接起來。由于電極尖端與細胞膜的高阻封接，在電極尖端下的那片膜與膜的其他部分從電學上隔離。因此，片膜內(nèi)通道開放所產(chǎn)生的電流流進玻璃吸管，用一個極為敏感的膜片鉗放大器測量此電流強度，即代表單一離子通道電流。?性能：電極尖端(1~5m)與膜之間電阻109

（G,10G~100G）的高封接（giga-seals）,大大提高了膜片鉗的可靠性和靈敏性，可測量0.06pA的電流，1m的空間分辨力和10s時間的分辨力。?意義：膜上電壓依賴型離子通道有開與關兩種電導狀態(tài)。通道膜片鉗技術可直接觀察離子通道“開啟”和“關閉”。膜片鉗PatchClamp當前25頁，總共36頁。Patchclampingrecordioniccurrentsthroughsinglechannels?Thepatchcontainsavoltage-gatedNa+channel,?Changingthemembranepotentialfrom–65mVto–40mV,?Causethechanneltoopen,andcurrent(I)willflowthroughit(e).?Theamplitudeofthemeasuredcurrent

ataconstantmembranevoltagereflectsthechannelconductance,andthedurationofthecurrentreflectsthetimethechannelisopen.b.Applyingsuctionthroughtheelectrodetip.c.Withdrawtheelectrodefromthecell,themembranepatchwastornaway.d.Ioniccurrentswasmeasuredassteadyvoltagesacrossthemembrane.a.Aglasselectrodeontothemembraneoftheneuron.當前26頁，總共36頁。TheopeningandclosingofNa+channelsuponmembranedepolarization(a)Theelectricalpotentialacrossapatchofmembrane.Whenthemembranepotentialischangedfrom–65~-40mV,theNa+channelspopopen.(b)Threedifferentchannelsrespondtothevoltagestep.(c):AmodelforhowchangesintheconformationoftheNa+channelproteinmightyielditsfunctionalproperies.當前27頁，總共36頁。Theshortcutpathwaya)G-proteinsinheartmuscleareactivatedbyAChbindingtomuscanrinicreceptors.b)TheactivatedGsubunitdirectlygatesaK+channel.Apatch-clamprecordingfromatransmitter-gatedionchannel.Ioniccurrentpassesthroughthechannelswhenthechannelsareopeninthepresenceofneurotransmitter.當前28頁，總共36頁。IbuprofenInhibitsCysticFibrosisTransmembraneConductanceRegulator–mediatedClSecretion當前29頁，總共36頁。當前30頁，總共36頁。原理:

應用光學記錄技術，把特別研制的熒光染料與細胞膜結(jié)合，在有動作電位發(fā)生時，這種燃料的光吸收特性發(fā)生改變。種類：?正電子發(fā)射斷層掃描術（positronemissiontomography,PET）

?磁共振成像術（magneticresonaceimaging）作用：顯示清醒人的大腦中受刺激區(qū)域，或發(fā)動運動時的活動狀態(tài)。神經(jīng)元活動的無創(chuàng)傷技術當前31頁，總共36頁。正電子發(fā)射斷層掃描術PositronEmissionTomography,PET當前32頁，總共36頁。腦功能性磁共振成像術MagneticResonaceImaging功能性磁共振成像技術檢測視皮層的功能活動A未刺激時組織的去氧血紅蛋白比例高；B.刺激后組織氧合血紅蛋白增高；C.視覺刺激后腦影像視皮層活動區(qū)。當前33頁，總共36頁。OnimaruandHomma,J