蛙坐骨神經

肖立

【摘要】 利用蛙坐骨神經——腓腸肌標本開展相關實驗，是“神經調節”重要的教學資源。本文介紹了蛙坐骨神經——腓腸肌標本相關實驗的操作方法，并以一個教學設計為例說明其在“神經調節”教學中的應用。

【關鍵詞】 神經調節 蛙坐骨神經-腓腸肌標本 教學設計

【中圖分類號】 G633.91 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2018）06-117-01

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神經調節是動物生命活動調節的重要機制，在高中生物教學中占有重要地位，也是開展探究性教學的重要素材。利用蛙坐骨神經——腓腸肌標本開展相關實驗，制作成實驗錄像，可作為“神經調節”的教學資源。既可直觀展現受刺激后神經纖維上產生的電信號和引起的肌肉收縮現象，又可作為素材開展實驗設計等探究性活動。本文介紹了蛙坐骨神經-腓腸肌標本相關實驗的操作方法，并以一個教學設計為例說明其在“神經調節”教學中的應用。

1.蛙坐骨神經——腓腸肌標本相關實驗

1.1實驗一：驗證興奮在神經纖維上的傳導方式

將蛙坐骨神經——腓腸肌標本固定在蠟盤上。將兩條導線的一端分別連接靈敏電流計的兩極，另一端剝除一段膠皮，將暴露的金屬絲搭在近腓腸肌端神經纖維上。將另外兩條導線的一端分別連接學生電源的兩極，另一端也剝除一段膠皮。

將學生電源的電壓調至2V，手持連接學生電源的導線，使導線暴露的金屬絲同時觸碰近脊髓端的神經纖維，觀察腓腸肌的收縮和靈敏電流計指針的偏轉。若現象不明顯，可逐步增加電壓。經筆者試驗，當電壓增大到8V時，可觀察到明顯的肌肉收縮和指針偏轉現象。上述實驗現象說明，電刺激使神經纖維產生興奮，通過電信號的方式傳導至腓腸肌，使腓腸肌收縮。

1.2實驗二：驗證電信號傳導的雙向性

在實驗一的基礎上稍加改動，即可驗證電信號傳導的雙向性。將靈敏電流計連接在神經纖維的近脊髓端，連接學生電源的導線觸碰神經纖維的近腓腸肌端?？捎^察到腓腸肌收縮，靈敏電流計指針偏轉。說明興奮既可向脊髓端傳導，又可向腓腸肌端傳導，即興奮在神經纖維上的傳導具有雙向性。

2.蛙坐骨神經——腓腸肌標本在“神經調節”教學中的應用——興奮在神經纖維上的傳導

2.1探究興奮在神經纖維上的傳導方式教師展示神經元結構圖，回顧神經元的結構包括胞體、樹突、軸突等部分，神經元能夠接受刺激產生興奮、并傳導興奮。教師播放電刺激坐骨神經腓腸肌標本的錄像，學生發現神經受刺激后肌肉快速收縮。教師提出問題引導學生猜想：“興奮在神經纖維上是以什么形式進行傳導的？”學生聯想到電信號。教師鼓勵學生設計實驗證實自己的猜想，指定實驗器材為蛙坐骨神經——腓腸肌標本、學生電源、靈敏電流計。經過交流分享后，教師肯定學生合理的實驗方案，播放驗證興奮在神經纖維上傳導方式的錄像，學生觀察到肌肉收縮、電流表指針偏轉的現象，從而得出結論：興奮在神經纖維上是以電信號的方式進行傳導的。

2.2靜息電位教師展示神經細胞在靜息狀態下，檢測單根神經纖維膜內和膜外電位差的圖片。學生觀察到，在靜息狀態下，膜內的電位比膜外的電位低了70mV，記作-70mV.靜息狀態下的膜電位叫做靜息電位。靜息電位是如何產生的呢？教師引導學生聯想到可能與細胞膜兩側的帶電離子有關。教師展示細胞膜兩側鉀離子和鈉離子的濃度數據，和靜息狀態下細胞膜上鉀離子通道和鈉離子通道的開閉狀態的圖片，學生討論并交流。膜外鈉離子濃度高，膜內鉀離子濃度高。靜息狀態下，細胞膜上的鈉離子通道關閉，鉀離子通道開放，鉀離子通過鉀離子通道外流，把正電荷帶到膜外，從而使膜外電位高于膜內電位，即“外正內負”。

教師進一步提出問題，如果給予神經纖維一個刺激，膜電位會發生怎樣的變化呢？

2.3動作電位教師展示給予神經纖維刺激后膜電位變化的圖片。學生觀察到，膜電位發生了倒轉，由“外正內負”變為“外負內正”，即形成動作電位。請學生猜想：為什么神經細胞興奮時膜電位會發生倒轉？教師引導學生聯系靜息電位的形成原因，想到細胞膜對離子的通透性可能發生變化。鈉離子通道開放，鈉離子內流把正電荷帶到膜內，使膜電位倒轉。之后鉀離子通道開放，鉀離子外流，使膜電位恢復為靜息電位。教師播放動畫演示動作電位產生時離子過膜的微觀過程，幫助學生理解動作電位的形成機制。外科手術常用的麻醉劑鹽酸普魯卡因是一種鈉離子通道阻斷劑，通過阻斷動作電位的形成來達到麻醉的目的。

2.4神經纖維上的信號傳導教師播放動畫演示興奮傳導時神經纖維膜電位的變化，引導學生分析動作電位沿神經纖維傳導的過程。興奮部位的膜電位是動作電位，未興奮部位的膜電位是靜息電位，興奮部位和未興奮部位之間存在電位差而產生局部電荷移動，即局部電流。局部電流刺激鄰近未興奮部位的鈉離子通道開放，引發鄰近部位也產生動作電位，發生相同的電位變化，這樣，就形成了動作電位沿神經纖維依次傳導的過程。

教師提出問題引發學生思考：“如果給予神經纖維中部電刺激，產生的動作電位將怎樣傳導呢？”學生討論，提出猜想：動作電位將沿神經纖維雙向傳導。教師鼓勵學生合作設計實驗方案，并提出合理的結果預測和結論，指定的實驗器材仍為蛙坐骨神經——腓腸肌標本、學生電源、靈敏電流計。經過交流分享后，教師肯定學生的實驗方案，播放驗證電信號傳導的雙向性的實驗錄像，證明學生提出的猜想是正確的。

2.5課堂小結請學生完成本節課內容概念圖的構建，以幫助學生形成完整的知識網絡。要求包含下列關鍵詞：靜息電位、動作電位、局部電流、雙向性。由學生自主完成本節課的課堂小結。

[ 參 考 文 獻 ]

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準（實驗）.北京：人民教育出版社，2003.

[2]李守玉.“神經系統結構與功能”（第1課時）教學設計.生物學通報，2013，48（4）：23-27.

[3]安軍.“神經調節”的教學組織.生物學通報，2010，45（3）：26-30.