一、神經系統的信號傳遞當前1頁，總共36頁。當前2頁，總共36頁。1.神經元軸突內神經活動的電變化當前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。神經纖維靜息電位與動作電位波形與產生機制Thevoltage-gatedchannel當前6頁，總共36頁。Structureofthevoltage-gatedsodiumchannel當前7頁，總共36頁。2.神經元-神經元間化學性突觸傳遞SynapticarrangementsintheCNSVarioussizesofCNSsynapses當前8頁，總共36頁。2.神經元-神經元間化學性突觸傳遞當前9頁，總共36頁。2.神經元-神經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):細胞內紀錄(intracellularsingleunitrecording)：電壓鉗（voltageclamp）膜片鉗（patchclamp）

腦電圖(EEG)誘發電位（evokedpotential）

微電泳（microelectrophoresis）

抗體微量注射

正電子發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，連續可調）、時間（波寬：10s~1s）、頻率(波寬和延遲時間之和小于頻率的倒數)、延遲；刺激方式：單，連續，雙脈沖刺激；同步輸出：觸發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)微電極細胞內記錄法記錄膜內外的電位差：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組織的表面或附近引導神經組織的電活動。活動部位的神經元去極化，未活動部位極化狀態，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膈神經及呼吸相關神經元放電記錄當前18頁，總共36頁。細胞內紀錄IntracellularSingleUnitRecording當前19頁，總共36頁。細胞內紀錄

IntracellularSingleUnitRecording

由于插入神經元內胞體并記錄細胞內電位的微電極技術的發展，Eccles等首先將微電極插入脊髓運動神經元的胞體，記錄哺乳類動物脊髓的大運動神經元胞內電位。?運動神經元的胞體直徑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元內記錄的突觸后電位A.B.C:三種不同的閾下刺激；D:10次刺激引起的峰電位。圖刺激神經在單根肌纖維的終板上所誘發的電位a.正常終板電位和相繼發生的肌肉峰電位；b,c,d,e:箭毒進行性地阻滯肌反應;e只留下終板電位，神經肌肉傳遞被箭毒阻滯了。圖槍烏賊星狀神經節的突觸前纖維表現的動作電位和在突觸后神經元誘發的局部電位。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，使可興奮細胞產生興奮，然后測定其膜電壓以確定離子通道的狀態。但在形成動作電位時所產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維持在一個固定水平。電壓鉗技術是通過插入細胞內的一根微電極人為向胞內補充電流，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果。不足：此項技術不能了解單個離子通道的功能活動狀態。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，片膜內通道開放所產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。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合，在有動作電位發生時，這種燃料的光吸收特性發生改變。種類：?正電子發射斷層掃描術（positronemissiontomography,PET）

?磁共振成像術（magneticresonaceimaging）作用：顯示清醒人的大腦中受刺激區域，或發動運動時的活動狀態。神經元活動的無創傷技術當前31頁，總共36頁。正電子發射斷層掃描術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。當前33頁，總共36頁。OnimaruandHomma,J