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蛙类的反射及心脏的神经支配
【摘要】 在中枢神经系统参与下，机体对刺激所引起的适应性反应称为反射，而实现该反射的通路则称作反射弧。动物的心脏受交感神经和迷走神经双重作用，在不同的刺激强度下，心脏会表现出不同的搏动特征。本实验利用脊蛙分析反射弧的组成，探讨反射弧的完整性与反射活动的关系，通过对脊蛙的反射时进行测定，进一步探究反射弧的组成及其影响因素。通过对迷走交感神经干进行不同强度的刺激和处理，进而探究心脏搏动同迷走交感神经干之间的联系。实验结果表明，反射活动的结构基础是反射弧，包括感受器、传入神经、中枢、传出神经和效应器五部分。反射弧的任何一部分受到破坏或发生障碍时，都不能实现完整的反射活动；迷走神经兴奋性较高，低频率低强度的电刺激迷走交感神经干时多产生迷走效应，心脏搏动缓慢，高频度高强度刺激时多产生交感效应，而两者之间则产生先迷走后交感的双重效应。以蟾蜍作为实验动物,研究蛙类的反射及心脏的神经支配,对于了解反射弧的组成及反射传导的机理以及探究心脏的神经支配因素具有重要意义。
【关键词】　蟾蜍；坐骨神经；反射弧；心脏；迷走交感神经干
【引言】 反射是机体应对外界刺激的特有功能之一，而心脏的神经支配是机体调节自身的有效途径。反射和心脏搏动是动物生存的基础,以蟾蜍为实验对象, 研究蛙类的反射及心脏的神经支配, 可以了解生理学对于研究动物的反射和心脏的神经支配的常用方法和基本思路。本实验通过对蟾蜍进行不同的刺激和处理，进而探究反射及反射弧存在的生理基础以及神经对于心脏搏动的意义。
材料与方法：
1、实验动物
蟾蜍
２、实验器材
支架、坩埚钳、蛙板、滤纸、棉花、秒表、纱布、烧杯、常用手术器械、张力换能器、BL420F、刺激电极、棉线、滴管
３、实验药品
任氏液、１％阿托品、０.５％和１％的硫酸溶液、２％普鲁卡因
４、实验操作
4.1 取一只蟾蜍，只毁脑。将其挂在支架上，观察到蟾蜍没有蹬腿现象说明毁脑成功。
4.2 将蟾蜍腹位固定于蛙板上，剪开右侧股部背外侧皮肤，分离出坐骨神经，穿线备用。此时创口应尽量小，以避免太大的痛觉对实验结果的影响。
4.3 坩埚钳夹住蟾蜍下颌，悬挂于支架上。
4.4 将蟾蜍右后肢最长趾浸入0.5%硫酸溶液中2-3mm，立即开始计时，当出现屈反应时停止计时，并用清水清洗该趾后用棉花擦干。
4.5 以蟾蜍左后肢最长趾重复4.4实验。
4.6 用手术剪自右后肢最长趾基部环切皮肤，然后用手术镊剥净该趾的皮肤，用硫酸刺激最长趾，记录时间。
4.7 改换右后肢有皮肤的趾，重复刺激。
4.8 取1%硫酸溶液的滤纸片，贴于蟾蜍右侧背部或者腹部，记录反射时间。
4.9 用细棉条包住分离出的坐骨神经，并在棉条上滴加几滴普鲁卡因溶液后，每隔2min重复步骤4.7，记录加药时间以及每次反射时间，直至反射消失。
4.10 当屈反射不再出现时，每隔2min重复步骤4.8，记录加药时间以及每次反射时间，直至反射消失。
4.11 将左侧后肢最长趾再次浸入0.5%硫酸溶液中，记录反射时间。
4.12 将蟾蜍继续进行毁髓后重复试验。
4.13 将蟾蜍从支架取下，背位放置于蛙板上，在一侧颔角与前肢间剪开皮肤，分离结缔组织，剪断提肩胛肌，寻找一条血管神经束（其中含有皮动脉、颈静脉和迷走交感神经干），用玻璃解剖针分离出迷走交感神经束，穿线备用。
4.14自剑突剪开胸骨柄，暴露心脏，剪开心包膜，用蛙心夹夹住心尖，连接张力传感器和BL420F。将保护电极勾住迷走交感神经干，并将保护电极的两级同刺激电极两级相接。
4.15打开BL420F，进入生物信号采集处理系统，描记一段正常的心搏曲线后调节刺激频率和强度，用低频度低强度的电刺激（连续单刺激，波宽1-10ms）迷走交感神经干，观察和记录心搏曲线的变化。再调节为高频率高强度以及中等频率和强度的电刺激迷走交感神经干观察和记录心搏曲线的变化。
4.16 在静脉窦于心房之间滴加阿托品溶液2-3滴，5min后重复步骤4.15。
5、实验结果
5.1 反射时的测定及反射弧的分析
刺激部位
反射时间
右后肢最长趾
2秒62
左后肢最长趾
4秒47
右后肢最长趾（切皮肤）
0秒
右后肢非最长趾
4秒29
背部贴纸
2秒75
表一 若干因素对反射的影响

表二 普鲁卡因对反射的影响
刺激部位
加药总时间
反射时间
第一次
第二次
第三次
右后肢非最长趾
6分30秒
5秒17

背部贴纸
13分56秒
1秒94
6秒59
5秒72
左后肢最长趾
14分13秒
4秒42

毁坏脊髓后再重复实验，蟾蜍不再发生反射。

5.2 心脏的神经支配

图1 正常心搏曲线

图2 低频低强度电刺激对（频率10HZ；强度3V；波宽10ms）

图3 寻找中、高频率和强度的电刺激（1）——频率13HZ；强度3.5V；波宽10ms

图4 寻找中、高频率和强度的电刺激（2）——频率40HZ；强度5V；波宽10ms

图5 寻找中、高频率和强度的电刺激（3）——频率50HZ；强度6V；波宽10ms

图6 寻找中、高频率和强度的电刺激（4）——频率200HZ；强度20V；波宽10ms

图7 加阿托品后不同连续单刺激对心脏的作用（1）——频率10HZ；强度3V；波宽10ms

图8加阿托品后不同连续单刺激对心脏的作用（2）——频率50HZ；强度5V；波宽10ms

图9 加阿托品后不同连续单刺激对心脏的作用（2）——频率100HZ；强度10V；波宽10ms
讨论与结论：
1、反射时的测定及反射弧的分析
1.1若干因素对反射的影响
1.1.1由表一可知:完整的反射弧是反射成功产生的生理基础，在本次实验中，屈反射的反射弧为：（1）皮肤—（2）坐骨神经—（3）脊髓—（4）坐骨神经—（5）肌肉，以上5部分分别为：感受器—传入神经—中枢—传出神经—效应器。缺少其中任意一个结构，反射都不能发生。
1.1.2 皮肤是反射弧的效应器，剥去皮肤后，反射不能产生。且背部皮肤较趾部皮肤更为敏感，在背部贴滤纸使蟾蜍产生反射的时间小于趾部刺激，且其敏感程度大于趾部刺激。
1.2普鲁卡因对反射的影响
普鲁卡因是一种局部麻醉剂，有表二可知：当右侧坐骨神经被麻醉后，右侧肢体反射弧被破坏。随着麻醉时间的递增，反射逐渐消失。当药效消失后，反射将会恢复。结果表明，背部贴滤纸对蟾蜍的刺激更为强烈，普鲁卡因的麻痹作用出现时间较长。同时，蟾蜍左侧的反射弧依然完整，故破坏右侧反射弧不会影响左侧肢体的反射活动。
1.3 毁坏脊髓对反射的影响
毁坏脊髓后再重复实验，由于脊髓是蟾蜍反射弧的中枢，反射弧被破坏，所以蟾蜍不再发生反射。
1.4 其他因素
1.4.1 本次实验中，为了节省时间，只测定了一组反射时间，对实验的准确性有一定的影响。
1.4.2 若蟾蜍趾部皮肤未剪除干净，对实验结果将带来较大影响。
1.4.3 一次刺激完成后，需要用清水洗净皮肤，再用纱布擦干净后继续实验，否则残留的硫酸溶液会对实验结果有影响。
1.4.4 普鲁卡因的滴加量会对反射时间带来影响。
1.4.5 分离坐骨神经时，若创口太大，太大的痛觉会对实验结果带来误差。
2、心脏的神经支配
2.1低频低强度电刺激对心脏的影响
心脏受交感神经和副交感神经支配。心交感神经兴奋使心跳加快加强，传导加速，从而使心输出量增加。支配心脏的副交感神经为迷走神经，兴奋时心率减慢，心脏收缩力减弱，传导速度减慢，从而使心输出量减少。由于迷走神经的兴奋性较高，低频率低强度的电刺激时主要产生迷走效应（如图2所示）。
2.2 中、高频率、强度电刺激对心脏的影响
逐渐增大刺激频率和强度，迷走效应仍占主导（如图3-图6），交感效应不明显，预期要得到的双重效应和交感效应并未出现。一般地说，心迷走神经与心交感神经对心脏的作用是相互对抗的。但两者同时作用心脏时，其最终结果不等于两者分别作用时效果的代数和。在多数情况下，心迷走神经的作用比交感神经占有更大的优势。预期现象未出现，可能的原因如下：
a、刺激过于频繁使神经过于疲惫，交感神经的作用变得更弱，被迷走效应所掩盖。
b、副交感神经末梢与交感神经末梢相互作用的结果。
C、温度、食物等环境因素的影响，使交感效应被抑制。
d、因为实验动物长期的精神紧张，可能导致蟾蜍植物性神经紊乱。
2.3 阿托品与不同连续单刺激对心脏的作用
如图7-图9所示，在心脏处滴加阿托品后，出现了先迷走后交感的双重效应，说明阿托品对于封闭迷走神经对于心脏的影响有作用。增大刺激频率和强度，发现交感效应更加明显，证明高频率高强度的电刺激易产生交感效应。但是单纯的交感效应并未出现，究其原因，可能是由于：
a、 阿托品加入量太少。
b、 实验过程中，交感迷走神经干被损伤。
c、 刺激过于频繁使神经过于疲惫，交感神经的作用变得更弱，迷走效应增强。
d、因为实验动物长期的精神紧张，或者实验环境和食物等因素的影响，可能导致蟾蜍植物性神经紊乱。

参考文献

[1]
[2] 互动百科

[3] 李仁德，董守良，陈强，人体及动物生理学实验指导.兰州大学出版社