微专题14　兴奋传导与传递的相关实验探究

一、膜电位的测量及电流计指针偏转的判断

1.膜电位的测量方法及比较

【典例1】　(2020·合肥市调研)如图表示用电表测量膜内外的电位差。当神经纤维受到刺激时，细胞膜上Na＋通道打开，膜外Na＋顺浓度梯度大量流入膜内，此后Na＋通道很快就进入失活状态，同时K＋通道开放，膜内K＋在浓度差和电位差的推动下向膜外扩散。下列相关叙述中正确的是(　　)

A.神经纤维在静息状态下，电表不能测出电位差

B.神经纤维受刺激后，膜外Na＋大量流入膜内，兴奋部位膜两侧的电位是内负外正

C.神经纤维受刺激时，兴奋传导方向与膜外局部电流方向相同

D.从神经纤维受刺激到恢复静息状态，电表指针两次通过0电位

答案　D

解析　神经纤维在静息状态下表现为内负外正，电表会测出电位差，A错误；神经纤维受刺激后，由于膜外Na＋大量流入膜内，所以兴奋部位膜两侧的电位是内正外负，B错误；神经纤维受刺激时，兴奋传导方向与膜内局部电流方向相同，与膜外局部电流方向相反，C错误；从静息状态受刺激到形成动作电位，电表指针会通过0电位偏转一次；由动作电位恢复到静息电位，电表指针又会通过0电位偏转一次，共两次，D正确。

2.电流计的指针偏转次数的判断

(1)静息电位和动作电位的电流计偏转次数的判断

①静息电位

②动作电位

灵敏电流计两极都连接在神经纤维膜外侧，可观察到指针发生两次方向相反的偏转。过程如图所示，其中“”为兴奋部位。

(2)同一神经元电流计指针偏转次数的判断

(3)在神经元之间电流计指针偏转次数的判断

【典例2】　(2021·福建宁德期末)如图是一个反射弧的部分结构示意图，电流表两极均连接在神经纤维膜外，在A点给予一定强度的刺激。下列叙述正确的是(　　)

A.未受刺激时电流表指针不偏转，说明静息电位为零

B.A点受刺激后，电流表指针发生两次方向相反的偏转

C.A点受刺激后，Na＋内流是电流表指针偏转的主要原因

D.A点受刺激后，电信号与化学信号相互转换使电流表指针偏转

答案　C

解析　电流表的两个电极都位于神经纤维膜外，未受刺激时两电极处的电位都是内负外正，电流表指针不偏转，但静息电位不为零，A错误；A点受刺激后，电流表指针只能发生一次偏转，因为兴奋在突触处只能由突触前膜传递至突触后膜，B错误；A点受刺激后，当兴奋传导到左侧电极时，Na＋通道打开，Na＋内流形成动作电位，电流表指针偏转，C正确，D错误。

二、反射弧中兴奋传导特点的实验探究

(1)探究兴奋在神经纤维上的传导

(2)探究兴奋在神经元之间的传递

【典例3】　(2018·海南卷，27)为了验证反射弧的完整性是完成反射活动的基础，某同学将甲、乙两只脊蛙(去除脑但保留脊髓的蛙)的左、右后肢最长趾趾端(简称左、右后趾)分别浸入0.5%硫酸溶液中，均出现屈肌反射(缩腿)，之后用清水洗净、擦干。回答下列问题：

(1)剥去甲的左后趾皮肤，再用0.5%硫酸溶液刺激左后趾，不出现屈肌反射，其原因是_________________________________________________________。

(2)分离甲的右后肢坐骨神经，假如用某种特殊方法阻断了传入神经，再将甲的右后趾浸入0.5%硫酸溶液中，不出现屈肌反射，则说明_______________________________________________。

(3)捣毁乙的脊髓，再用0.5%硫酸溶液刺激蛙的左后趾，________(填“能”或“不能”)出现屈肌反射，原因是______________________________________。

答案　(1)剥去皮肤导致反射弧的感受器缺失　(2)传入神经结构和功能完整是完成反射活动所必需的　(3)不能　反射弧的神经中枢被破坏

解析　(1)剥去甲的左后趾皮肤后，存在于左后肢皮肤上的感受器缺失，则再用0.5%硫酸溶液刺激左后趾，不会出现屈肌反射。

(2)用某种特殊方法阻断了传入神经，再将甲的右后趾浸入0.5%硫酸溶液中，不出现屈肌反射，说明屈肌反射的发生要求传入神经结构和功能完整。

(3)脊髓是脊蛙低级神经反射的神经中枢，因此捣毁乙的脊髓，再用0.5%硫酸溶液刺激蛙的左后趾，则不能出现屈肌反射。

【典例4】　(2013·安徽理综，30Ⅰ)将蛙脑破坏，保留脊髓，做蛙心静脉灌注，以维持蛙的基本生命活动。暴露蛙左后肢屈反射的传入神经和传出神经，分别连接电位计ⓐ和ⓑ。将蛙左后肢趾尖浸入0.5%硫酸溶液后，电位计ⓐ和ⓑ有电位波动，出现屈反射。如图为该反射弧结构示意图。

(1)用简便的实验验证兴奋能在神经纤维上双向传导，而在反射弧中只能单向传递。___________________________________________。

(2)若在灌注液中添加某种药物，将蛙左后肢趾尖浸入0.5%硫酸溶液后，电位计ⓐ有波动，电位计ⓑ未出现波动，左后肢未出现屈反射，其原因可能有：

①___________________________；②_________________________________。

答案　(1)方法和现象：刺激电位计ⓑ与骨骼肌之间的传出神经。观察到电位计ⓑ有电位波动和左后肢屈腿，电位计ⓐ未出现电位波动

(2)突触前膜释放的神经递质不能与突触后膜上的特异性受体结合　突触前膜不能释放神经递质

解析　(1)验证兴奋能在神经纤维上双向传导的实验需在同一神经元中完成，设计思路：刺激神经纤维的某一点，从该点两侧观察反应。结合图示信息，刺激电位计ⓑ与骨骼肌之间的传出神经，观察到图示刺激点左侧电位计ⓑ有电位波动，刺激点右侧的左后肢屈腿，可验证兴奋能在神经纤维上双向传导。验证兴奋在反射弧中只能单向传递，需跨突触检测，在上述实验基础上，电位计ⓐ未出现电位波动，可验证兴奋只能在反射弧中进行单向传递。

(2)兴奋在神经元间的传递通过神经递质完成，易受药物影响。若在灌注液中添加某种药物，用0.5%硫酸溶液刺激蛙左后肢趾尖，电位计ⓐ有波动，电位计ⓑ未出现波动，推测其原因是神经递质传递受阻。结合神经递质的作用过程，其传递受阻有两种可能，一是突触前膜不能释放神经递质，二是突触前膜释放的神经递质不能与突触后膜上特异性受体结合。