電生理學基本知識與技術.ppt

1、電生理學基本知識和技術，朱克剛(藥理學副教授，功能系主任兼功能學綜合實驗室主任)，生物膜的電特性，生物膜的等效電路膜時間常數(shù)膜離子電流和膜前衛(wèi)變化刺激電流和膜前衛(wèi)變化刺激強度及膜前衛(wèi)變化，生物膜的等效電子電路，生物膜的電特性生物膜是等效的電子電路， 生物膜的結構和膜間信號轉導興奮細胞的跨膜電位和離子的選擇性通透性跨膜電位的物理描述電阻電阻(R)或膜電阻(Rm)膜能存儲電荷的物理描述電容器(C)或膜電容(Cm) Rm與Cm的并行關系，即膜的等效電路，生物膜的電特性生物膜的等效電路； 刺激和興奮矩形脈沖刺激電流引起的膜前衛(wèi)變化，A:純電阻元件的膜前衛(wèi)變化與脈沖電流變化同步B:純電容元件的膜前衛(wèi)變化

2、緩慢，但起始梯度C:包含電阻元件的膜電位金志洙變化：Vm=I/Cm，生物膜的電特性膜時間常數(shù)，VM=I/因此，全Cm充電，膜前衛(wèi)變化最終由時間常數(shù)T決定。即，T值越大，Cm充電電流越小，速度越慢，或者達到電容器雙端電壓(UC)牙齒特定值所需的時間越長。3。徐璐其他生物膜，T值大小，生物膜的電特性膜時間常數(shù)1。時間常數(shù)是表示RC電路放電的主參數(shù)2。RC電路期間，電路電壓(e)隨時間呈指數(shù)變化。E=IR(1-et/t) 3。矩形脈沖電流引起的生物膜前衛(wèi)變化：VM=imrm (1膜電位下降到原始值的1/e所需的時間是時間常數(shù))。也就是說，膜前衛(wèi)變化達到最終值的63%所需的時間是時間常數(shù)，生物膜的電特

3、性膜時間常數(shù)。理論意義和實際應用，1 .生物膜中T的變化很大(神經元約120毫秒)，但是單位表面積中膜電容Rm的差異表示膜離子通道類型、密度和調整的特性?？傊r間常數(shù)在決定神經元高度復雜的內在傳記活動、細胞對刺激的反應方面起著重要作用。3。在生物功能實驗中，標本干燥、機器牽引等多種茄子不良刺激會增加Rm，影響對傳記活動和刺激的反應。因此，為了保持實驗中標本功能狀態(tài)的正常及實驗結果的可靠性，不良刺激對Rm的影響，膜離子電流和膜電位變化，生物膜的電特性，膜離子電流和膜電位變化，歐姆定律及其表達，1。通過導體電流(I)與導體兩端的電壓(V或E)成正比。與導體電阻(R)成反比。I=V/R 2。傳導

4、以電阻倒數(shù)(G=I/R)引入電導概念。I=gV或I=gE 3。電導概念更能說明離子通道允許電流通過的能力，生物膜的電特性，各種離子通過離子通道通過的純化學梯度輸送，因此其生成電流的大小(I)取決于膜電位(E)和通道的傳導(G)和離子的平衡電位(Es)?？梢岳斫馍锬さ碾姎馓匦裕Q為I=g(E-Es) 2縱橫膜離子電流(I)和電壓(V)的關系(Current- Voltage relationship)或I-V曲線，以及膜前衛(wèi)的變化1.圖的斜率是該信道的傳導，因為電流在牙齒電位中改變方向，所以也稱為反向前衛(wèi)3。根據(jù)反向前衛(wèi)值，可以確定牙齒通道電流是什么離子交叉膜流、電流-電壓關系(I-V曲線)、

5、生物膜的電特性交叉膜離子電流和膜前衛(wèi)變化。1.研究離子通道I-V關系是了解通道生物物理學特性和藥物作用機制的基本方法2。實際上，許多通道具有非線性I-V關系。尤其是當滲透性離子膜兩側濃度不同，或通道的結構不對稱時，牙齒曲線往往歐姆定律到特定電流方向(例如，向內或向外電流)，即偏離整流。生物膜的電特性跨膜離子電流和膜電位變化，實際應用，1。在生物膜的等效電路中，Rm和Rc并行存在，因此膜電流(Im)等于跨膜離子電流(Ii)和電容電流(Ic)之和Im=Ii Ic 2。Ii反映交叉離子通道電阻(Rm)的大小，Ic反映交叉電容(Cm)的大小3。生物膜的電特性刺激電流和膜電位變化，刺激刺激興奮的條件。1

6、。有細胞的功能狀態(tài)2。有效刺激的三個茄子參數(shù)：強度、時間、強度-時間變化率3。刺激電流的方向，例如向外刺激電流使膜極化，提高興奮性。內向的刺激電流會導致膜超極化，減少興奮性，無法引發(fā)動作電位。因此，在用微電極技術進行實驗時，必須將正電極放入細胞內，或將負電極放入細胞外。生物膜的電特性可以刺激電流和膜電位變化，外向和內向刺激電流引起的膜電位變化，外向刺激電流和膜電位變化，內向刺激電流和膜電位變化，生物膜的電特性可以刺激電流和膜電位變化。兩個電極接觸神經，提供電力。正負電極上分別發(fā)生超極化和脫極化。2.應用細胞外雙電極刺激法。刺激強度和膜前衛(wèi)變化，生物膜的電特性刺激強度和膜前衛(wèi)變化，刺激引起興奮的

7、原理，1。膜的脫電極是電壓門Na通道激活和Na內流過程，在此期間，膜電位與K平衡前衛(wèi)(EK)的差異經常變大，非文控制K通道的K流出增加，脫極化更加明顯，K閾值刺激同時增加了激活Na通道的數(shù)量和Na內的流量，在不對抗K流出的情況下3。閾值刺激引起的Na內流和進一步的脫極化可能在兩者之間形成積極的反饋。這稱為再生去極化或再生Na內流。生物膜的電特性刺激強度和膜電位變化，動作電位整體或無特性，對強去極化刺激的主動反應(圖刺激強度越大，刺激和AP之間的延遲越短)，生物膜的電特性刺激強度和膜電位變化，神經干或組織受到刺激的表現(xiàn)，1 .細胞興奮性也不同，手術或離子條件等也會影響生物膜的特性，因此引起興奮所

8、需的閾值強度也有一定的差異。2.通過刺激蟾蜍坐骨神經干，最大的同時，動作電位的疊加也會以記錄的動作電位寬度的相應增加出現(xiàn)。這就是不同細胞各自不同興奮性的表現(xiàn)3。最大刺激強度在于神經干中所有纖維的興奮。牙齒時動作電位的寬度也最大，生物傳記信號的特性，信號微弱：電壓為mVV，電流為nApA頻率特性：生物功能信號頻率范圍大。因此，使用生物電極放大器時，應選擇合適的波段信號源內阻。包括組織皮膚內阻及細胞膜電阻等在內，數(shù)千數(shù)萬五的信號很容易受到其他傳記信號的干擾。生物電間相互干擾50Hz交流電記錄傳記信號的干涉電極極化電位的干涉檢測電場和空間電磁波干擾等生物傳記記錄方法和原理，生物信號記錄的框架也包括生

9、物電信號的擴大和記錄引起生物電現(xiàn)象的干涉問題，生物電記錄方法和原理生物信號記錄的框架圖，生物電記錄方法和原理生物電信號選擇，信號選擇的定義，記錄電極的等效電路，生物電記錄認為，生物電源是要記錄的生物電信號，因為電力降落在3個電阻上。2.記錄在裝置上的信號是極間電阻兩端的電位差(電壓)3。串行電路、電阻兩端的電壓大小、電阻大小比例。因此，選擇信號的方法和過程必須遵循兩個茄子原則。第一，努力使電極和組織接觸良好。也就是說，盡量減少接觸電阻，使信號電壓主要降落在兩極電阻的兩端。同樣，兩個電極不能短路。否則，無法選擇信號作為極間電阻0。第二種是制作電極的材料的導電性良好或極間電阻()較低，才能使信號電

10、壓與儀器的輸入電阻(例如極間電極電阻和儀器的輸入電阻連接)、生物傳記記錄方法和原理生物傳記信號的放大和記錄、生物傳記信號的放大和記錄、生物傳記信號的放大和記錄相關的方法、生物傳記記錄方法和原理生物電信號的放大和記錄、刺激偽像1。生物電信號的記錄經常面臨識別信號真?zhèn)蔚膯栴}。2.可以記錄的干擾信號有多種，其中一種是刺激偽像。3.在電生理學實驗中，刺激器噴出刺激脈時，記錄電極會同時選擇發(fā)出雙向、尖脈沖的傳記信號。也就是說，刺激偽敵。刺激假籍可以用作一個時間點。從刺激偽像到刺激坐骨神經干，記錄AP，其間隔是在電極所刺激AP傳導，記錄電極所需的時間4。刺激虛偽通常導致不干擾有用信號的記錄，生物電現(xiàn)象的發(fā)

11、生。生物電記錄方法及原理誘發(fā)生物電現(xiàn)象，人工誘導生物電的一般方法，推導傳記刺激器的傳記刺激器和矩形波的特征。1.傳記刺激器可以發(fā)射一個、兩個或更多的個別脈沖，也可以持續(xù)或不斷地發(fā)射脈沖。2.傳記脈沖大部分是矩形波，提供三種茄子參數(shù)：電壓大小(矩形波的寬度)、電壓操作時間(矩形波的寬度)、電壓對時間變化率(矩形波的上升梯度)。干擾問題的廣泛性50Hz的交流干擾和預防：儀器的噪音和放大器的信噪比參數(shù)：一般信號電平與噪聲水平比10通路通道也稱為帶寬，放大器是選擇適合DC或AC生物特征信號的頻率范圍的技術指標。2 .生物放大器的通帶下限為0，最大頻率通常在6kHz以內，可以滿足功能實驗的要求3。根據(jù)觀

12、察到的生物信號的頻率特性選擇適當?shù)膸?，可以調整放大器的“時間常數(shù)”，放大器的前后極之間總是低頻和高頻電路4。時間常數(shù)(又稱痛苦過濾器)和高頻過濾器(又稱低通過濾器)都是RC電路頻率響應表征參數(shù)，本質上是過濾器，放大器的時間常數(shù)(痛苦過濾器)，生物信號放大器的性能指標和作用通道，1。計算頻率下限：f1=1/2RC (=3.14，t=RC) 2對于特定信號，濾波器的通過帶越寬，失真大小越小，但是噪音和干擾越大，放大器的高頻濾波器(低通濾波器)，生物特征信號放大器的性能指標和作用信道，1。高頻濾波器確定放大器帶寬的上頻率(F2)。也就是說，衰減信號的高頻成分，可以制造所有低頻成分。這意味著消除嵌入

13、信號的高頻噪音。2 .放大器的帶寬是指f1到F2的頻率范圍、具體圖例、生物信號放大器的性能指標和作用通道、無痛苦濾波器的心電圖、無痛苦濾波器的心電圖曹征、無低通濾波器的心電圖中混合了更多噪音(高頻濾波器300Hz)牙齒。低通濾波器的心電圖剪輯消除了高頻噪聲(高頻濾波器100Hz)，過量低通濾波器是信號發(fā)生畸變(高頻濾波器30Hz)、特定參數(shù)設置、生物放大器的性能指標和作用通道、增益和高增益計算公式只是應用高增益放大器的限制(見下節(jié))、生物放大器的性能指標和作用高增益放大器的電壓放大器的電壓比例A: VO=VIA VI=IRI=VSRI/(RI RS) 2。公式表明，與放大器輸出電壓信號的大小和信號源電壓高低及放大器放大率相關的同時，記錄電壓信號的等效電路、理論意義和實際應用、生物信號放大器的性能指標和作用高的輸入阻抗、1。根據(jù)Vo=ViA和Vi=IRi=VsRi/(Ri Rs)，Rs越高，Ri越大；分壓比越高，Vo越高。反之，在相同的放大倍數(shù)和Vs條件下，Vo會降低。因此，簡單的高增益放大器不需要誘導電阻高、信號弱