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1、电生理学技术及临床应用,胡优敏 博士 副教授 Tel: 63846590-776542 Email: 办公室：四号楼413室,2,电生理学及其研究对象,生物电(biological electricity) 细胞内电位、运动终板电位、心电、肌电、脑电等。 生物电与兴奋性 电生理学： 研究机体生物电现象和探讨各种内外环境刺激对机体电现象的影响的科学。 研究对象 研究细胞和组织的一般电特性、极性、结构中电压和电流的变化，以及电流对活体的作用。,3,电生理技术 （electrophysiological techniques） 是以多种形式的能量（电、声等）刺激生物体，测量、记录和分析生物体发生的
2、电现象（生物电）和生物体的电特性的技术，是电生理学研究的主要技术。,4,应用与展望,应用 基础研究：细胞电生理。神经生物、中枢传导途径、中枢定位、中枢机能等。 临床应用：肌电、脑电、心电、皮肤电、胃电图、视网膜电图、脊髓诱发电位、听脑干电位、整体神经传导速度等。 展望 胃电图与胃溃疡、胃癌及术后胃功能紊乱； 皮肤电与心理活动； 生物电控制假肢、操纵车； 电子耳、鼻等,5,考核评估,卷面考试（60%，开卷） 实验课+报告（10%） 平时+短文（30%）：查找和阅读5篇以上现代电生理技术在本人专业领域中的应用文献，并写（PPT介绍？）一篇技术、应用和展望的介绍文章（1500字以上，列出引用文献）。
3、,6,细胞生物电现象 生物膜的电学特性与细胞电活动 细胞电信号研究方法 电压钳与膜片钳技术,细胞电生理学基础及研究方法,细胞的生物电现象,人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动，这种电活动称为生物电现象(bioelectricity)。细胞生物电现象是普遍存在的，临床上广泛应用的心电图、脑电图、肌电图及视网膜电图等就是这些不同器官和组织活动时生物电变化的表现。,概 述,跨膜电位（transmembrane potential） 静息电位（resting potential） 动作电位（action potential） 局部电位（localized graded potential）,1
4、786年路易吉伽伐尼（Luigi Galvani） 首次在蛙类体内发现生物电现象(证明自脊髓伸出的神经能产生电)，电生理学的创始人。,1902年Bernstein提出膜学说，从细胞表面膜的水平说明生物电现象，为理解生物电的产生机理开创了正确的途径。 19世纪物理学的先驱法拉第则认识到电是一个很基本的现象。 “无论其来源，自然界中的电都是相同的”。神经确实是电的一个源泉，但并非其专有。,细胞的生物电现象,极化 (Polarisation),膜电位 (Membrane potential),去极化 (Depolarisation),超极化 (Hyperpolarisation),复极化 (Repo
5、larisation),静息电位(resting potential RP) 细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的电位差。内负外正的极化状态(Polarisation) ,动作电位(Action potential AP),可兴奋细胞受到刺激，细胞膜在静息电位基础上发生一次短暂的、可逆的,并可向周围扩布的电位波动称为动作电位。,锋电位特点： 具有“全或无”现象。其幅值不随刺激强度的增加而增大。 传播性扩布(propagation)。其幅值不随着传播距离而改变。 脉冲式，无总和效应。,锋电位特点： 具有“全或无”现象。其幅值不随刺激强度的增加而增大。 传播性扩布(propagation) 。
6、其幅值不随着传播距离而改变。 脉冲式，无总和效应。,局部电位（localized graded potential）,刺激引起的低于阈电位的去极化（即局部电位），称局部反应或局部兴奋。,感受器电位，突触后膜电位，运动终板电位等,局部电位特点： 不具有“全或无”现象。其幅值可随刺激强度的增加而增大。 电紧张方式扩布。其幅值随着传播距离的增加而减小。 具有总和效应：时间性和空间性总和。,时间性总和,空间性总和,Flipping the membrane potential by changing the relative ionic permeability of the membrane.,神经
7、纤维静息电位与动作电位波形与产生机制,The voltage-gated channel,动作电位的传导（Conduction),（1）传导机制：局部电流,（1）传导机制 局部电流 local current 阈刺激动作电位局部电流电紧张电位 局部反应去极化达阈电位邻近膜产生动作电位动作电位沿细胞膜传导,（2）传导方式： 无髓鞘N纤维:近距离局部电流； 有髓鞘N纤维:远距离局部电流(跳跃式saltatory conduction),Node of Ranvier：髓鞘间的轴突裸露区， 有丰富的Na+通道；结间发生局部电流， 从而完成动作电位的跳跃式传导。 特点：快速且节能,(3)传导特点 双向
8、性 相对不疲劳性 绝缘性 不衰减性或“全或无”现象 (4)影响动作电位传导的因素 1）细胞的直径增加，有利于传导加快； 有髓的神经纤维传导较快。 2）动作电位的去极化速度和幅度,Synaptic transmission Synapse -A junction that mediates information transfer from one neuron to another neuron or an effector cell,（一）细胞之间兴奋传递突触和接头联系,一.经典的突触传递 (一)分类 (二)结构 突触小体 突触前膜 7nm 突触 突触间隙 20nm 突触后膜 7nm,（一）
9、细胞之间兴奋传递突触和接头联系,Process of Transmission,(三)电化学电的传递过程 前神经元AP 神经末梢前膜去极化前膜上电压门控式Ca2+通道开放Ca2+进人突触前膜突触小泡和前膜接触、融合和胞裂神经递质释放突触间隙突触后膜上的特异性受体或化学门控式通道突触后电位,(四)突触后神经元的电活动变化 1.兴奋性突触后电位 EPSP *易化(facilitation): 兴奋性递质；Na+内流； 去极化；后膜易化 2.抑制性突触后电位 IPSP *后膜抑制： 抑制性递质；Cl-内流； 超极化；后膜抑制,3.动作电位在突触后神经元的产生：,取决于同时产生的EPSP和IPSP的代
10、数和 轴突的始段,4.突触传递的特征： 单向传播； 中枢延搁； 总和与阻塞； 兴奋节律的改变； 后发放； 局部化与扩散； 对内环境变化敏感和易疲劳,1、N-M接头的结构 接头前膜：囊泡内含ACh ACh量子释放 (quantal release) 接头间隙：约50-60nm 接头后膜：又称终板膜 存在ACh（N2）受体,接头间隙,（一）细胞之间兴奋传递突触联系,神经肌肉接头:运动神经元轴突末梢与肌细胞间形成的突触联系。,2.N-M接头处的兴奋传递过程,当神经冲动传到轴突末,膜Ca2通道开放，膜外Ca2向膜内流动,接头前膜内囊泡移动、融合、破裂， 囊泡中的ACh释放(量子释放),ACh与终板膜上
11、的N2受体结合， 受体蛋白分子构型改变,终板膜对Na、K (尤其是Na)通透性,终板膜去极化终板电位（EPP）,EPP电紧张性扩布至肌膜,去极化达到阈电位,爆发肌细胞膜动作电位,3.说明： (1)Ca2+的作用: 神经递质的释放需膜外Ca2+内流，凡是提高末梢膜内Ca2+ 的浓度，都能促进递质的释放，否则相反。 (2) Ach的量子释放(quantal release) EPP(endplate potential)的大小与Ach释放量呈正相关。 (3)终板电位的产生和特性 EPP的特征： 无“全或无”现象 电紧张性扩布 有总和现象,（4）具1对1的关系： 接头前膜传来一个AP，便能引起肌细胞兴奋和收缩一次（因每次ACh释放的量，产生的EPP是引起肌膜AP所需阈值的3-4倍）。 神经末梢的一次AP只能引起一次肌细胞兴奋和收缩（因终板膜上含有丰富的胆碱酯酶，能迅速水解ACh）。,4.影响N-M接头处兴奋传递的因素： （1）阻断ACh受体：箭毒和银环蛇毒，肌松剂（驰肌碘）。 （2）抑制胆碱酯酶活性：有机磷农药，新斯的明。 （3）自身免疫性疾病：重症肌无力（抗体破坏ACh受体），肌无力综合征（抗体破坏N末梢Ca2+通道）。 （4）接头前膜Ach释放：肉毒杆菌中毒。,5. 神经-肌接头兴奋传递的特点 单向性传递； 时间延搁； 易受环境变化影响。,