蟾蜍反射的实验原理

实验十四　脊髓反射

实验目的

（1）观察反射活动和兴奋在中枢神经系统内传导的基本特征，掌握研究反射活动的基本方法。

（2）掌握测量反射时的方法，了解刺激强度与反射时的关系。

（3）观察不同刺激条件下反射活动的不同表现。

实验原理

在反射活动中，由于神经元特别是参与反射活动的中间神经元的数量和联系方式不同，使反射活动表现出种种特征，如反射时间的长短、反射活动空间范围的大小、反射活动持续时间的长短以及引起反射活动的刺激条件等。从刺激开始至反射出现所需要的时间，即反射通过反射弧的时间，称为反射时。在一定的条件下和一定的刺激强度范围内，刺激越强，反射时越短；刺激越弱，反射时越长。最简单的反射仅仅需要感觉神经元和运动神经元之间的一个突触（如屈膝反射）。在更复杂的反射中，感觉冲动可能纵向和横向穿过灰质，刺激其他的运动神经元。这可能导致身体同侧的其他屈肌的收缩和身体对侧伸肌的收缩，同时抑制了拮抗肌的收缩（身体同侧的伸肌和身体对侧的屈肌）。

实验对象

蛙或蟾蜍。

实验器材与药品

BL－420生物信号采集与处理系统、蛙类手术器械1套、蛙板、培养皿、铁架台、滴管、秒表、滤纸片（约1cm×1cm）、纱布、肌夹、刺激电极、任氏液、0．5%硫酸溶液、1%硫酸溶液。

实验步骤

（1）标本制备：取蟾蜍1只，用粗剪刀由两侧口裂剪去上方头颅，制成脊蟾蜍，并将其俯卧位固定在蛙板上，于右侧大腿背侧纵行剪开皮肤，在股二头肌和半膜肌之间的沟内找到坐骨神经干，在坐骨神经干下穿一根细线备用。手术完成后，用肌夹夹住蟾蜍下颌，悬挂在铁架台上。

（2）脊髓反射活动的观察。

实验观察项目

（1）屈肌反射和对侧伸肌反射：以培养皿盛1%硫酸溶液少许，接触蟾蜍下肢趾尖，观察受刺激侧和对侧下肢的反应。

（2）搔扒反射：以浸有1%硫酸溶液的小滤纸片贴于蟾蜍的腹侧部，可见四肢皆向此处搔扒，直到除去滤纸为止，观察后肢反应的时间及动作的准确性。

（3）用0．5%硫酸、1%硫酸（培养皿中）分别刺激后肢的中趾趾端，同时启动秒表计时，当屈肌反射一出现，立刻停止计时，记下反射时，并将刺激部位洗净。重复3次，求平均值，每次间隔休息5min。注意每次用硫酸刺激后都要用清水冲洗并拭干脚趾。

（4）反射的抑制：夹住一侧前肢，给一个较强的刺激，待动物安静后再测反射时，观察反射时有无延长。

（5）反射的空间范围（扩散）：将一个刺激电极放在蟾蜍后肢的足面皮肤上，先给予弱的连续电刺激，观察发生的反应，然后依次增加刺激强度，观察每次增加强度所引起反射的空间范围有何变化。

（6）反射的持续时间（后放）：用适宜强度的重复电刺激，刺激蟾蜍后肢皮肤。注意在每次刺激停止后，以秒表计算自刺激停止时到反射动作结束共持续多长时间。强刺激与弱刺激的结果有何不同。

（7）阈下刺激引起反射的条件（总和）：

①空间总和（同时性总和）。根据实验条件可选用以下电刺激或硫酸刺激方法。

a．将两个刺激电极分别与蟾蜍同一后肢相同的皮肤区域接触，用单个电刺激找出引起屈肌反射的阈值，再用略低于此阈值的阈下刺激分别给以单个电刺激，如均不引起反应，将两个刺激电极放在皮肤的同一区域，距离不超过0．5cm，当同时给予阈下刺激时，观察可否引起反射。

b．先用一张浸有1%硫酸溶液的小滤纸片（稀释浓度或减小滤纸大小）贴在蟾蜍趾部皮肤上，观察有无反射发生，如无反应，则除去该滤纸，洗净并擦干皮肤。再用两块同样大小的硫酸滤纸同时贴在趾部相互紧邻的皮肤上，观察有无反射出现（可用本法逐渐增加硫酸滤纸，直至出现后肢屈曲）。

②时间总和（继时性总和）。只放一个电极在后肢皮肤上，在给一次阈下刺激不能引起反射的情况下换以连续刺激并依次增加刺激频率，记录哪一个频率最早引起反射，并计算该频率刺激的时间间隔（即刺激频率的倒数）。

注意事项

（1）离断颅脑部位要适当。离断部位太高则可能保留部分脑组织而出现自主活动；离断部位太低，也会影响反射的引出。

（2）每次用硫酸刺激后，均应迅速用水洗去趾尖皮肤上的硫酸，以免皮肤受伤。洗后应沾干水渍，防止再刺激时硫酸被稀释。

（3）趾尖每次接触硫酸的深度应一致。

（4）电刺激时，应避免皮肤干燥而使电阻增大。

思考题

1．反射时的长短主要由哪些因素决定的？用两种浓度的硫酸测得的反射时为什么不同？

2．为什么反射空间范围可随刺激强度的增强而扩大？

3．为什么反射的持续时间可随刺激强度的增强而延长？

4．为什么单个阈下刺激不能引起反射，而在同时或相继给予2个或2个以上阈下刺激时可以引起反射？

5．钳夹前肢皮肤后，后肢的反射时是否延长了？原理是什么？

（张绪东　郑学芝）