大脑皮质运动区功能定位及去大脑僵直

实验十五　大脑皮质运动区功能定位及去大脑僵直

实验目的

（1）通过对电刺激家兔大脑皮质不同部位引起相关肌肉收缩的观察，了解大脑皮质运动区对躯体运动的调节及定位关系。

（2）通过观察去大脑僵直，理解中枢对肌紧张的调节。

实验原理

躯体运动受到中枢不同部位的调节和控制。大脑皮质运动区是调节躯体运动的高级中枢。直接电刺激大脑皮质某些区域，可引起动物躯体某一局部的运动。大脑皮质运动区通过锥体束及锥体外系下行通路，控制脑干和脊髓运动神经元的活动，以支配肌肉的活动。

不同种类的动物，躯体不同部位运动在皮质表面代表区的精细度不一样，动物愈高级，代表区的精细度愈高，反之则比较粗糙。本实验即以电刺激方法观察家兔大脑皮质对躯体运动的控制及其特点。

中枢神经系统对伸肌的紧张度具有易化作用与抑制作用。易化作用使肌紧张加强，易化区主要包括前庭核、小脑前叶两侧部和网状结构易化区；抑制作用使肌紧张减弱，抑制区主要包括大脑皮质抑制区、纹状体、小脑前叶蚓部和延髓网状结构抑制区。通过这两种作用，使骨骼肌保持适当的紧张性，维持机体的正常姿势。

如果在动物中脑上丘和下丘之间横断脑干，则大脑皮质抑制区被切掉较多，大脑皮质抑制区将失去较高级中枢的兴奋作用，抑制伸肌紧张性的作用减弱，而易化伸肌紧张性的作用相对加强，特别表现为伸肌紧张性亢进，动物将出现四肢僵直、头尾昂立、脊柱挺硬等反常现象，这些现象称为去大脑僵直现象。

实验对象

家兔。

实验器材与药品

哺乳类动物常用手术器械1套、颅骨钻、咬骨钳、兔手术台刺激电极、微电极、大头针、棉球、钉锤、手术刀片、气管插管、铅笔、7号注射针头、胶泥、20%氨基甲酸乙酯溶液、生理盐水、液体石蜡。

实验步骤

1．动物的麻醉与固定

家兔称重，按5mL／kg的剂量，由耳缘静脉缓慢注射20%氨基甲酸乙酯溶液。注意个体差异，不要麻醉过深，麻醉完毕，将动物仰卧位固定于兔手术台上。

2．气管插管与颈总动脉的分离

剪去兔颈部的被毛，用手术刀切开咽喉部位的皮肤5～7cm，用止血钳和镊子钝性分开结缔组织，剥离肌肉，暴露并分离气管，穿线后在甲状软骨下数第3和第4软骨环之间，做倒“T”形切口，插入气管插管，用穿好的线扎紧气管和插管。分离双侧颈总动脉，穿线备用。

3．再固定

将家兔腹位置于兔手术台上，剪去头顶部的毛，沿正中线纵向由眉弓间至枕部，切开皮肤4cm，用手术刀柄刮净颅骨上的结缔组织（包括肌肉和骨膜）。

实验观察项目

1．大脑皮质运动区功能定位

1）不开颅法

找到矢状缝、冠状缝、人字缝和眶后切迹，见图3－16所示，在颅骨上画出标记线。

图3－16　功能定位

注：1．矢状线；2．矢状旁线；3．切迹连线；4．冠状线；5．顶冠间线；6．顶前线；a．头动区；b．咀嚼区；c．前肢区；d．竖耳区；e．举尾区。

（1）矢状线　与矢状缝重合的直线称为矢状线。

（2）矢状旁线　沿眶后切迹内侧缘与矢状线平行的直线称为矢状旁线。

（3）切迹连线　眶后切迹前缘连线，与矢状缝垂直即为切迹连线。

（4）冠状线　冠状缝的平均线称为冠状线。

（5）顶冠间线　顶前线与冠状线中央的平行线称为顶冠间线。

（6）顶前线　经人字缝顶点与冠状线平行的直线称为顶前线。

以标志线为准找出刺激区，用钉锤将大头针轻轻钉入颅骨内约3mm，以感觉到刚好穿透颅骨为准。然后将刺激电极两极分别夹到大头针和耳根伤口处。调节刺激条件，用强度6～12V、波宽1～2ms、刺激时间5～10s、频率10～100Hz的连续方波分别刺激上述各区，观察并记录动物躯体运动情况。

2）开颅法

在一侧顶骨上用颅骨钻钻孔，调节颅骨钻深度，大致与颅骨厚度相当，有血渗出时用咬骨钳小心地将所钻部位颅骨掀掉，伸入骨孔，扩大骨创。勿伤及硬脑膜，向前开至额骨前部，向后开至顶骨后部及人字缝之前（切勿掀动人字缝前的顶骨，以免出血不止），扩创时遇有出血，可用脱脂棉沾拭，扩创后应暴露双侧大脑半球。

用小镊子提起脑膜并仔细剪开，暴露大脑皮质，滴上少量温热的液体石蜡。将刺激电极的连线与信号采集系统的刺激输出相连，参照电极夹在皮肤的创面上，调节刺激器，用强度6～12V、波宽1～2ms、刺激时间5～10s、频率10～100Hz的连续刺激依次刺激大脑皮质不同区域，观察并记录动物躯体运动情况。

一般来说，以十字缝交点为坐标零点，向后2mm、旁开3mm处为肢体运动区的中心，以零点向前7～9mm、旁开2mm处为颜面活动区的中心，由零点向前3～4mm、旁开4～5mm处为咀嚼活动区的中心（图3－16）。刺激上述区域时，伴随肢体或头面部的轻度运动。但由于家兔的个体差异，实验结果会有所不同。

2．去大脑僵直

1）开颅法

在一侧顶骨上用颅骨钻孔，调节颅骨钻深度，大致与颅骨厚度相当，有血渗出时用咬骨钳小心地将所钻部位颅骨掀掉，伸入骨孔，扩大骨创。勿伤及硬脑膜，向前开至额骨前部，向后开至顶骨后部及人字缝之前（切勿掀动人字缝前的顶骨，以免矢状窦大出血），扩创时遇有出血，可用脱脂棉沾拭。使动物取俯卧位，将左右颈总动脉上的穿线结扎系紧，终止脑供血，以免大量出血，然后迅速使动物改为腹位，将人字缝剪开，暴露大脑皮质后缘。

左手将兔头托起并向前屈曲，右手用手术刀柄将大脑半球后缘向前拨动，露出四叠体（上丘较大，下丘较小），用手术刀柄在上丘、下丘之间（图3－17）沿口裂方向约45°切断脑干（将刀柄插向颅底横切，同时向左右两边拨动，将脑干完全切断）。

图3－17　在上丘、下丘之间切断脑干

使动物侧卧，数分钟后，动物四肢和躯干逐渐变硬（前肢较后肢明显），头昂举，尾上翘，呈现角弓反张的僵直状态（图3－18）。

图3－18　兔去大脑僵直现象

2）不开颅法

在颅骨的矢状缝与冠状缝交点至人字缝顶点，用笔画一条直线（与矢状缝重合），将此线做三等分，前2／3与后1／3交点向左或向右旁开约5mm处为钻孔点。用颅骨钻先在一侧钻一小孔，将7号注射针头尖端自小孔垂直刺入颅底，并向两侧做较大范围拨动，将脑干离断。取出针头，用胶泥封闭小孔止血即可进行观察。

注意事项

（1）麻醉不宜过深，刺激不宜过强，两刺激电极尽可能靠近，但勿短路。

（2）每次刺激应持续5～10s（因大脑皮质引起骨骼肌收缩的潜伏期较长）。

（3）电刺激家兔大脑皮质各点时，不要将家兔固定，以便正确观察各项指标。

（4）在用颅骨钻开颅时，勿用力过猛，以免在钻通颅骨后将脑组织损伤。

（5）在去大脑僵直实验中切断部位要准确，过低将伤及延髓（呼吸中枢），导致呼吸停止，动物死亡；横切部位过高，则可能不出现去大脑僵直现象。

（6）切断后观察10min左右，若不出现僵直，可改变切断角度或将切断水平略后移，再次离断。

（7）横断时位置要正确，若动物突然挣扎，此时切勿松手，继续切至颅底。

（8）适度牵拉动物躯体和四肢，可加速出现或加强僵直现象。

思考题

1．大脑皮质运动区功能定位有何特点？

2．去大脑僵直的机制是什么？

（张绪东　郑学芝）