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电刺激与电记录方法学 电生理学方法(Methodology of Electrical Stimulation)起源：1791年，电流计的发明发展：20世纪20年代，电子管放大器、阴极射线 示波器 40年代，微电极技术 60年代，电压钳技术 70年代末，膜片钳技术神经科学的发展与电生理学技术的进步密切相关与神经科学有关的诺贝尔奖项电生理电生理学实验室布置示意图ABC电刺激方法学刺激器的演变锌铜弓感应线圈刺激器晶体管刺激器集成电路刺激器计算机模拟刺激器BAC“阳台实验”利用电刺激方法得出：可兴奋组织的时间—强度曲线有髓纤维的节间长度神经纤维的传导速度可兴奋组织的不应期神经—肌肉接头传递障碍的诊断外科手术中神经分支的判断脑部核团的判断疼痛与癫痫的控制PD的治疗（细胞刀）...主要内容：1.电刺激的特性2.神经组织制备的特性3.选择性电刺激方法4.刺激电流扩散的控制电刺激是适宜的人工刺激1. 性质易于描述2. 施行方便，可精确控制3. 刺激是可逆的，短时间内可重复给予电刺激的种类方波、直流电、锯齿波、三角波、正弦波…一、电刺激的特性电刺激：强度 时间 频率1.强度 阈强度：能引起可兴奋组织兴奋的最小刺激强度。 相当阈此种强度的刺激为阈刺激； 能恰使膜去极化达到阈限的电流为阈电流。2.时间 刺激要求一定的作用时间，即刺激脉冲的波宽。 强度与波宽的关系：时间～强度曲线 时值： 保持强度～时间变化率不变的情况下，两倍于基强 度的刺激引起组织反应的最短刺激时间。 时值小：兴奋性高时值大：兴奋性低3.频率绝对强度尺度：电刺激类型、输出阻抗、强度、时间、频率 电极与组织的相对位置、电极的形状与物理 特性、神经组织的成分…生物校准尺度：用刺激引起的生物效应作为刺激强度的相对尺度。 以刚出现的电反应为1T，更强的刺激以1T的倍 数表示。优点：以生物效应将刺激强度标准化， 且易于监测。例： 外周神经干 AP 中 Aα 纤维成分出现为 1T Aβ 纤维成分出现为 2T Aδ 纤维成分出现为 5T C 纤维成分出现为 20T 神经电刺激的极性法则1. 通电时的阴极兴奋作用当与直流电源相连的电极与神经组织接触时，电流的移动方向是：A:电流从正极通过膜外溶液流至负极B:电流从正极流向膜内，通过胞浆流向负极，再经膜 内流出至膜外负极正极： 内向电流负极： 外向电流阳极： 内向电流在具有电阻与电容性质的膜上造成的电压降 与膜原有的极化状态（内负外正）一致，使膜超极化；阴极： 外向电流造成膜两侧出现内正外负的电压降，与膜原有 的极化状态方向相反，使膜 去极化，达到阈电位水平 产生 动作电位。2.断电时的阳极刺激作用 电流接通时兴奋发生在阴极，同时阳极部位加重了极化 状态，电荷过剩。阳极：电流断开时，过剩的电荷消失，膜的状态由通电时的 超极化回到静息状态，这种局部极化状态的消退相当 于去极化。阴极：断电时阴极部位的去极化减弱，兴奋性有所降低， 称为阴极后阻抑。通电时兴奋发生在阴极部位，断电时兴奋发生在阳极部位。通常情况下：通电刺激效应 断电刺激效应刺激伪迹刺激电流（电压）通常比生物电反应大，刺激脉冲可被记录电极拾取，记录系统形成伪迹。 电阻成分伪迹的成分：电容成分刺激伪迹与刺激强度成正比，过小：不能起标记作用 过大：覆盖生物信号减小刺激伪迹方法：1）增大刺激电极与记录电极之间距离2）在刺激与记录电极之间连接地线3）应用隔离器，且隔离器尽可能靠近被刺激生物体刺激电极电极材料：1）良性导体；2）毒性小： 3）价格便宜电极种类1）单极电极：尖端面积小，可产生足够密度的电流 作用电极为一根金属丝，尖端较细，接电源阴极，无关 电极面积较大,接电源阳极。 缺点：刺激伪迹较大2）双极电极：两个并列、间隔1mm或更小但不短路的白金 丝或不锈钢丝。问题：应用双极刺激电极时, 电极的极性应如何放置？RS ?急性实验用电极 导电性能是首要标准. 仍需注意插入神经组织的电极可引起神经元坏死、毛细血管破裂、组织水肿等不良反应。慢性埋藏电极 在神经组织中埋藏刺激或记录电极，便于在动物正常清醒情况下，给予刺激或记录神经元电反应。 金属材料对神经组织的毒性是首要标准。长期埋置电极可造成：局部胶质细胞增生、神经元核仁位置改变等结构变化。 白金 不锈钢 钨 银 铜二、神经组织制备的特性1.可兴奋组织的电导与其含水量有关。 肌肉组织含水量：75％ 脑组织含水量：68％电导的不均匀性提示：强电流刺激可使电流流向非预期刺激的结构。故中枢宜采用微刺激。软膜组织电阻：50-100Ω/cm2 特点：软膜组织暴露在空气中后，电阻与电容性质 改变，实验中可不再考虑近脑室和脑脊液电阻：灰质电阻=1:6软脊膜的脑脊液具有较大的电流效应2.神经纤维的直径细胞外刺激条件下 直径粗的轴突：