神经元兴奋性群体峰电位信号的Renyi信息表达
第38卷 第6期2004年6月
西 安 交 通 大 学 学 报
J OU RNAL OF XI′AN J IAO TON G UN IV ERSIT Y
Vol.38 №6
J un.2004
神经元兴奋性群体峰电位信号的R enyi信息表达
张爱华,顾建文,郑崇勋
(西安交通大学生物医学信息工程教育部重点实验室,710049,西安)
摘要:应用时频分布级数分析方法,提取了单次诱发群体峰电位(PS)信号的Renyi信息,并用以表征神经元的兴奋性变化.采用液压打击大鼠脑损伤模型和细胞外记录技术,记录了离体海马脑片CA1区锥体神经元PS,发现损伤侧和非损伤侧PS的Renyi信息参数值差异显著,进而分析了神经元灌流大黄酸后损伤侧PS 的Renyi信息参数值的变化,研究大黄酸对神经元的超兴奋性和突触传递的作用.研究结果表明,颅脑损伤可造成海马CA1区锥体神经元的迟发性过度兴奋,大黄酸对神经元的过度兴奋有抑制作用,Renyi信息可作为反映神经元兴奋性变化的一个特征参数.
关键词:群体峰电位;Renyi信息;兴奋性;颅脑损伤
中图分类号:R318104 文献标识码:A 文章编号:0253-987X(2004)06-0652-05
Expression of N euronal Excitability in R enyi Information
of Population Spike
Zhang A ihua,Gu Jianwen,Zheng Chongx un
(K ey Laboratory of Biomedical Information Engineering of Education Ministry,Xi′an Jiaotong University,Xi′an710049,China)
Abstract:With discrete time frequency distribution series(D TFDS),the Renyi information(RI)was extracted from single trial population spike(PS)to represent the change of neuronal excitability.By adopting fluid percus2 sion brain injury model and extracellular recording technique,PS signals were collected from rat hippocampal CA1pyramidal neurons in vitro.By analyzing the PS signals,it is found that a remarkable difference in the RI value of the PS appears on the ipsilateral(impact side)and contralateral hippocampal CA1areas.Then Rhein is adopted to investigate how it affects the neuronal hyperexcitability and synaptic transmission.The result indi2 cates that traumatic head injury may lead to delayed hyperexcitability of hippocampal CA1pyramidal neurons and that Rhein can depress the neuronal hyperexcitablity.RI may be regarded as a reference index to express the neuronal excitability.
K eyw ords:population spike;Renyi i nf orm ation;excitability;t raum atic head i nj ury
神经元诱发群体峰电位(PS)是由多个神经元的诱发电位叠加而成的场电位,是研究中枢神经系统的兴奋和抑制以及神经系统机能的重要电生理信号.PS信号采用细胞外记录方法获取,即将引导电极安放在神经组织的表面或附近诱导神经组织的电活动.由于信号受低电阻的细胞外液通路分流等作用,PS信号相当微弱,比细胞内记录的信号弱得多.此外,由于神经组织容积有限,电场中的电流线会被压缩而变形,加之血管结缔组织等结构的导电系数不一致以及不同神经元活动的非完全同步性等多种原因,会造成细胞外电极记录的电位大小和波形因电极位置、刺激强度的不同而有多种变化[1～3].细胞外记录方法比较容易,但对其结果的解释却十分困难和复杂.目前,对PS信号的分析大都以信号幅度、峰潜伏期、波峰个数为参数,仅对信号进行简单时域分析,单个参数所包含的信息量相对较少.诱发
收稿日期:2003-09-27. 作者简介:张爱华(1964～),女,博士生,现为兰州理工大学副教授;郑崇勋(联系人),男,教授,博士生导师. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(30000056).
PS信号的时频分析比单纯利用时间波形或者单纯频域分析信息量更丰富,能较全面地反映PS信号的特征.本文应用细胞外记录技术研究颅脑损伤后大鼠海马CA1区神经元PS信号的变化,在联合时频域应用时频分布级数对PS信号进行分析,提出用Renyi信息作为反映神经元兴奋性变化的特征参数.
1 材料和方法
111 脑片制备与诱发群体峰电位记录
选用健康的Wistar大鼠(250～300g),在24～28℃下,用戊巴比妥钠全麻后,沿头皮矢状缝正中切开,暴露颅骨,在正中矢状线左侧410mm、人字缝后210mm处钻一直径为4mm的小孔.在硬脑膜外将液压冲击接头用牙托树脂固定在小孔内,孔周围密闭.待树脂凝固后,将其连至液压打击装置, 1/4重力打击,打击标准为大鼠轻度抽搐,体温升高1℃,不发生死亡,损伤等级为轻型颅脑外伤.大鼠存活一周后,在全麻状态下断头取脑,制备400μm 厚水平海马脑薄片.将脑片置于通氧的22～24℃人工脑脊液(ACSF)中孵育约1h,然后置于浴槽栅网上,以2～3mL/min的流速持续灌流以混合气(φ(O2)为95%,φ(CO2)为5%)供氧的ACSF. ACSF的成分为:117mmol/L的NaCl,417mmol/L 的KCl,112mmol/L的NaH2PO4,112mmol/L的MgCl2,215mmol/L的CaCl2,25mmol/L的NaHCO3,葡萄糖11.
刺激电极置于Schaffer侧支进行顺向刺激,将内充ACSF的玻璃微电极置于海马CA1锥体细胞层,细胞外检测诱发群体峰电位,信号经Axoclamp -2A(Axon Instruments,Inc.)放大器放大后,输入Scope mode of PowerLab(AD Instruments,Inc.)连续监视,同时经模数转换后将数据存储于计算机.采样频率为10kHz.实验开始时,先在非损伤侧检测刺激强度与反应的关系,将刺激强度调整到使诱发输出的场电位包含一个最大幅值的PS,然后以相同强度输出刺激信号,刺激频率为011Hz.
112 离散时频分布级数与R enyi信息
PS信号是非平稳性信号,对其进行频谱分析表明,其频谱是由不同的频率分量组成的连续谱图,并且其频谱具有时变性,故采用联合时频分析方法提取信号的特征更能揭示PS信号的本质.
离散时频分布级数(D TFDS)具有能量集中、时频域分辨率高、交叉干扰项小等优点,因而在非平稳信号处理领域得到了越来越广泛的应用[4].D TFDS 是基于信号G abor展开和Wigner-Ville分布的一种时频分析方法.首先将信号进行G abor分解,展开成以高斯函数为基的单元函数的线性组合,然后对分解后的信号进行Wigner-Ville变换得到信号的时频分布,通过选择性抑制单元函数间的互Wigner 分布项来减小交叉项的干扰.
时间序列x(i)的归一化离散时频分布级数为
S D(i,k)=∑
D
d=0
C m,n C3m′,n′W h,h′(i,k)(1)式中:C m,n称为G abor展开系数,它描述了信号在时间频率点(m,n)附近的时频特性;d=|m-m′| +|n-n′|为两个单元高斯函数h m,n和h m′,n′在时间轴和频率轴上的距离;D为
D TFDS的阶数,随着D的增加,D TFDS的分辨率会提高,而另一方面D 的增加又会引入更多的交叉干扰,试验结果表明,当D取3～4时,D TFDS的分辨率较高并且交叉项的影响较小;W h,h′(i,k)为单元函数h m,n和h m′,n′的采样高斯Wigner-Ville分布,设时域和频域的采样间隔分别为ΔM和ΔN,则
W h,h′(i,k)=2exp(-A+j B)(2)式中:A=σ-2i-m+m
′
2
ΔM
2
+σ2k-n+n′
2
ΔN
2
,σ为具有单位能量的高斯函数的标准差;B=2
π
L
(n-n′)ΔN i-(m-m′)ΔM k-n+n′
2
ΔN;L为频率点总个数.
在中枢神经系统中,兴奋通过一个突触约需015～019ms.兴奋过程通过中枢的突触数越多,中枢延搁的时间就越长.为此,对PS信号从刺激过后015ms开始分析,以去除刺激伪迹对信号分析的影响.
对于所分析的离散PS信号,应用式(1)计算归一化的D TFDS,其中D取4.将PS信号的时变谱结构显示于二维时频地形图上,大鼠脑片损伤侧和非损伤侧的PS信号在时频能量分布图上即有易于识别的特征.为进一步定量分析PS信号,在上述时频分析的基础上,提取PS信号的Renyi信息这一时频特征参数.
Renyi信息可用来估计信号在时频域中的信息量和复杂度[4].对于D TFDS,Renyi信息量定义为Rαx=
1
1-α
lb∑
i
∑
k
Cαx(i,k)(3)
α>0,Cα
x
(i,k)是归一化的时频分布.采用能量归
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第6期 张爱华,等:神经元兴奋性群体峰电位信号的Renyi信息表达
一化,即
C x(i,k)=
S D(i,k)
∑
i
∑
k
S D(i,k)
(4)
因为3阶Renyi信息可获得较稳定的结果,本文采用3阶Renyi信息R I=R3x来反映PS信号的信息量和复杂度.
实验数据以均值±标准差表示,用t检验进行差异的显著性分析.
2 结 果
211 颅脑损伤对PS信号的影响
以ACSF灌流脑片,非损伤侧CA1区锥体细胞层单次诱发的PS及其时频能量分布等高线如图1a、1b所示.应用相同强度刺激信号作用于海马Schaffer侧支,在损伤侧CA1区锥体细胞层单次诱发的PS及其时频能量分布如图1c、1d所示.对多个PS信号的分析可知,PS信号具有时变频率.以PS 信号归一化能量分布的5%为阈值,非损伤侧PS的能量主要分布在0～20ms和0～200Hz时频平面内,损伤侧PS的能量主要分布在0～50ms和0～400Hz时频平面内.考虑到所记录的PS信号中的噪声主要分布在高频区域以及计算PS的D TFDS 时可能产生的边缘效应,计算R I时所用时间为刺激过后016～5015ms,频率小于500Hz.
对6只大鼠海马脑片细胞外记录的PS信号进行分析计算,非损伤侧R I值为811213±011685,损伤侧R I值较高,为814477±012012.以非损伤侧为对照,损伤侧的R I参数值显著增加(P< 0101),说明在损伤侧参与形成PS信号的基本单元数目较多,即有更多的神经元被兴奋.这种情况表明,应用液压打击顶部大脑皮层致使颅脑损伤后,增强了损伤侧海马CA1区神经元的动作电位传导和兴奋性突触传递.
212 大黄酸对PS信号的作用
上述研究结果提示,PS信号的Renyi信息可以有效地反映神经元的兴奋性变化,颅脑损伤可造成海马CA1区锥体神经元的迟发性过度兴奋.大黄是我国常用的中药,具有泻下、抗菌、抗肿瘤及止血等效用.在以往的研究中,发现应用中药大黄可以抑制中枢过度兴奋导致的继发性脑及多脏器损害[5].在上述研究基础上,我们选择大黄中有效成分大黄酸(Rhein),观察其对海马神经元兴奋性传递的作用.
应用20μmol/L荷包牡丹碱的ACSF
灌流海马
(a)非损伤侧PS
信号时域波形
(b)非损伤侧PS
信号时频能量分布
(c) 损伤侧PS
信号时域波形
(d)损伤侧PS信号时频能量分布
图1 单次诱发的PS信号及其时频能量分布
脑薄片,以研究单纯兴奋性突触传递对PS信号的影响,然后在灌流液中添加90μmol/L大黄酸,添加大黄酸前后损伤侧的PS及其时频能量分布如图2所示.对6只大鼠海马脑片细胞外记录的PS信
号进行分析,在ACSF灌流液中添加大黄酸前损伤侧CA1区PS的R I值为815740±011743,添加大黄酸后R I值为813171±011430.以添加大黄酸前为对照,添加大黄酸后损伤侧的R I参数值明显降低(两个样本为一致的显著性概率P<0105),说明添加大黄酸后PS信号的信息量减小,参与形成PS 信号的神经元个数减少,表明在海马脑片灌流液中
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(a )添加大黄酸前PS
信号时域波形
(b )添加大黄酸前PS
信号时频能量分布
(c )添加大黄酸后PS
信号时域波形
(d )添加大黄酸后PS 信号时频能量分布
图2 海马脑片损伤CAI 区的单次诱发PS 及其时频
能量分布
加入大黄酸能有效抑制颅脑损伤后CA1区锥体神经元的过度兴奋.
3 结论与讨论
研究结果表明,在大鼠海马脑片损伤侧和非损伤侧诱发PS 的R I 值存在显著差别,R I 能较好地反映神经元细胞兴奋性的改变,较全面地表征PS
信号特征.R I 值的变化机理可以通过PS 信号产生的可能机制加以解释.在神经组织中,由于活动部位的神经元产生去极化,未活动的部位处于正常极化状态,电流就会从一点流向另外一点,放置于细胞外的电极就会记录出两者之间所产生的电位差,PS 信号不是单细胞放电,主要是由许多神经元突触后电位总和而成.当刺激作用后,在中枢神经系统内兴奋过程具有单向传递特性和后放特性,即兴奋传布只能由传入神经元向传出神经元的方向进行,同时某些中间神经元存在着环形的兴奋性突触联系.当神经元细胞兴奋性增强时,细胞外电极就会检测到由多个兴奋性神经元经由不同路径传导产生的PS 信号,即构成PS 信号的基本单元数目增加,信号复杂度增加,这一信号特征由Renyi 信息来表征.
通过对PS 信号的时频分析可知,PS 信号是由多种分量叠加而成并具有时变频率的非平稳性信号.采用联合时频分析能够细致刻画信号在时频平面上所发生的变化过程,比单纯利用时间波形分析的方法能够提供更丰富的信息.目前,诱发PS 信号大都采用叠加平均技术获得,以便对其时域波形进行分析,然而诱发响应不一定是确定性过程,信号与噪声之间的关系也不能用简单的加法模型来解释.本文通过对海马脑片单次诱发的PS 信号的分析,即可获取信号的时频特征参数R I ,因此可以提供更客观的PS 信号特征.此外,根据R I 的定义,其值与信号的绝对幅值无关,应用参数R I 表征PS 信号可减弱由于胞外电极位置不同等因素造成的信号波幅不同的影响.
PS 信号可直接反映中枢神经系统的兴奋性改变,高频率、高能量PS 信号可诱发强直性癫痫和过度兴奋型颅脑损伤[6].已有的研究表明,脑外伤会导致海马功能失调,直接影响脑功能并引起继发性脑损伤,其主要后果是长期的癫痫发作和记忆紊乱[7].本文研究结果表明,颅脑损伤后,损伤侧PS 信号的R I 值显著增加(P <0101).这表明颅脑损伤后,迟发性增强了损伤侧海马CA1区神经元的动作电位传导和兴奋性突触传递.CA1区锥体神经元的过度兴奋可能是导致海马功能紊乱致使脑损害的主要原因.在海马脑片灌流液中加入大黄酸,损伤侧的R I 值明显降低(P <0105),表明大黄酸对CA1区锥体神经元的过度兴奋有明显的抑制作用,可能对颅脑损伤后的中枢神经系统具有保护功能.
本文研究结果不仅为神经元兴奋性的定量描述提供了一个有效的表达方法,也为传统中药大黄在中枢神经系统中的临床应用提供了思路和依据.
5
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(编辑 杜秀杰)
(上接第648页)
0110)时ρ-T曲线呈现双峰特性,这是Mn位Cr 替代固有的内在特性;当x=0110时,从低温到接近室温的范围内出现CMR效应,这种特性对实际应用将是非常有利的.
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(编辑 杜秀杰)
656西 安 交 通 大 学 学 报 第38卷
神经元兴奋动力学课件第3章
Dynamics of Neuronal Excitability 神经元的数学物理模型 神经元兴奋动力学
内容回顾 Hodgkin-Huxley神经元方程的模拟与计算 ●介绍了Hodgkin和Huxley最初的几篇论文实验、模型、模拟 ●介绍了HH方程在当前前沿科学中被广泛使用 ●分析了HH方程特点，介绍了怎样利用欧拉积分方法求解HH方程 ●给出了模拟HH神经元发放的Matlab程序 ●模拟了单个动作电位、不同刺激强度下的动作电位时间演化、刺 激强度与动作电位发放频率
如左图所示，乌贼巨轴突的一小片膜接受图（A ）刺激得到的结果，要求编写程序画出左图中的所有曲线： A 刺激脉冲为矩形的电流； B 膜电位随时间的演化； C 钠电导（实线）和钾电导（虚线）随时间演化 D 钠电流（实线）和钾电流（虚线）随时间演化提示： （1）刺激矩形脉冲幅度位53 μA/cm 2，持续0.2ms （2）第二次脉冲刺激的到达时间延迟15ms （3）静息态膜电位位-60mV ，温度为T = 6.3?C. 作业：
神经元的其他数学物理模型 在APS数据库里输入neuron 你会发现： 大量关于神经 元模型的论文
神经元的数学物理模型 Integrate-and-fire neurons Rate models McCulloch and Pitts Hodgkin-Huxley FitzHugh-Nagumo Wilson-Cowan Morris-Lecar Hindmarsh-Rose Phase oscillator models Map models
五款信号完整性仿真工具介绍
现在的高速电路设计已经达到GHz的水平，高速PCB设计要求从三维设计理论出发对过孔、封装和布线进行综合设计来解决信号完整性问题。高速PCB设计要求中国工程师必须具备电磁场的理论基础，必须懂得利用麦克斯韦尔方程来分析PCB设计过程中遇到的电磁场问题。目前，Ansoft公司的仿真工具能够从三维场求解的角度出发，对PCB设计的信号完整性问题进行动态仿真。 (一)Ansoft公司的仿真工具 现在的高速电路设计已经达到GHz的水平，高速PCB设计要求从三维设计理论出发对过孔、封装和布线进行综合设计来解决信号完整性问题。高速PCB设计要求中国工程师必须具备电磁场的理论基础，必须懂得利用麦克斯韦尔方程来分析PCB设计过程中遇到的电磁场问题。目前，Ansoft公司的仿真工具能够从三维场求解的角度出发，对PCB设计的信号完整性问题进行动态仿真。 Ansoft的信号完整性工具采用一个仿真可解决全部设计问题： SIwave是一种创新的工具，它尤其适于解决现在高速PCB和复杂IC封装中普遍存在的电源输送和信号完整性问题。 该工具采用基于混合、全波及有限元技术的新颖方法，它允许工程师们特性化同步开关噪声、电源散射和地散射、谐振、反射以及引线条和电源/地平面之间的耦合。该工具采用一个仿真方案解决整个设计问题，缩短了设计时间。 它可分析复杂的线路设计，该设计由多重、任意形状的电源和接地层，以及任何数量的过孔和信号引线条构成。仿真结果采用先进的3D图形方式显示，它还可产生等效电路模型，使商业用户能够长期采用全波技术，而不必一定使用专有仿真器。 (二)SPECCTRAQuest Cadence的工具采用Sun的电源层分析模块： Cadence Design Systems的SpecctraQuest PCB信号完整性套件中的电源完整性模块据称能让工程师在高速PCB设计中更好地控制电源层分析和共模EMI。 该产品是由一份与Sun Microsystems公司签署的开发协议而来的，Sun最初研制该项技术是为了解决母板上的电源问题。 有了这种新模块，用户就可根据系统要求来算出电源层的目标阻抗；然后基于板上的器件考虑去耦合要求，Shah表示，向导程序能帮助用户确定其设计所要求的去耦合电容的数目和类型；选择一组去耦合电容并放置在板上之后，用户就可运行一个仿真程序，通过分析结果来发现问题所在。 SPECCTRAQuest是CADENCE公司提供的高速系统板级设计工具，通过它可以控制与PCB layout相应的限制条件。在SPECCTRAQuest菜单下集成了一下工具： （1）SigXplorer可以进行走线拓扑结构的编辑。可在工具中定义和控制延时、特性阻抗、驱动和负载的类型和数量、拓扑结构以及终端负载的类型等等。可在PCB详细设计前使用此工具，对互连线的不同情况进行仿真，把仿真结果存为拓扑结构模板，在后期详细设计中应用这些模板进行设计。 （2）DF/Signoise工具是信号仿真分析工具，可提供复杂的信号延时和信号畸变分析、IBIS 模型库的设置开发功能。SigNoise是SPECCTRAQUEST SI Expert和SQ Signal Explorer Expert进行分析仿真的仿真引擎，利用SigNoise可以进行反射、串扰、SSN、EMI、源同步及系统级的仿真。 （3）DF/EMC工具——EMC分析控制工具。 （4）DF/Thermax——热分析控制工具。 SPECCTRAQuest中的理想高速PCB设计流程： 由上所示，通过模型的验证、预布局布线的space分析、通过floorplan制定拓朴规则、由规
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于博士信号完整性分析入门-初稿
于博士信号完整性分析入门 于争博士 https://www.wendangku.net/doc/1e18464004.html, 整理:runnphoenix
什么是信号完整性? 如果你发现，以前低速时代积累的设计经验现在似乎都不灵了，同样的设计，以前没问题，可是现在却无法工作，那么恭喜你，你碰到了硬件设计中最核心的问题：信号完整性。早一天遇到，对你来说是好事。 在过去的低速时代，电平跳变时信号上升时间较长，通常几个ns。器件间的互连线不至于影响电路的功能，没必要关心信号完整性问题。但在今天的高速时代，随着IC输出开关速度的提高，很多都在皮秒级，不管信号周期如何，几乎所有设计都遇到了信号完整性问题。另外，对低功耗追求使得内核电压越来越低，1.2v内核电压已经很常见了。因此系统能容忍的噪声余量越来越小，这也使得信号完整性问题更加突出。 广义上讲，信号完整性是指在电路设计中互连线引起的所有问题，它主要研究互连线的电气特性参数与数字信号的电压电流波形相互作用后，如何影响到产品性能的问题。主要表现在对时序的影响、信号振铃、信号反射、近端串扰、远端串扰、开关噪声、非单调性、地弹、电源反弹、衰减、容性负载、电磁辐射、电磁干扰等。 信号完整性问题的根源在于信号上升时间的减小。即使布线拓扑结构没有变化，如果采用了信号上升时间很小的IC芯片，现有设计也将处于临界状态或者停止工作。 下面谈谈几种常见的信号完整性问题。 反射： 图1显示了信号反射引起的波形畸变。看起来就像振铃，拿出你制作的电路板，测一测各种信号，比如时钟输出或是高速数据线输出，看看是不是存在这种波形。如果有，那么你该对信号完整性问题有个感性的认识了，对，这就是一种信号完整性问题。 很多硬件工程师都会在时钟输出信号上串接一个小电阻，至于为什么，他们中很多人都说不清楚，他们会说，很多成熟设计上都有，照着做的。或许你知道，可是确实很多人说不清这个小小电阻的作用，包括很多有了三四年经验的硬件工程师，很惊讶么?可这确实是事实，我碰到过很多。其实这个小电阻的作用就是为了解决信号反射问题。而且随着电阻的加大，振铃会消失，但你会发现信号上升沿不再那么陡峭了。这个解决方法叫阻抗匹配，奥，对了，一定要注意阻抗匹配，阻抗在信号完整性问题中占据着极其重要的
信号完整性分析基础系列之一——眼图测量
信号完整性分析基础系列之一 ——关于眼图测量（上） 汪进进美国力科公司深圳代表处 内容提要：本文将从作者习惯的无厘头漫话风格起篇，从四个方面介绍了眼图测量的相关知识：一、串行数据的背景知识; 二、眼图的基本概念; 三、眼图测量方法; 四、力科示波器在眼图测量方面的特点和优势。全分为上、下两篇。上篇包括一、二部分。下篇包括三、四部分。 您知道吗？眼图的历史可以追溯到大约47年前。在力科于2002年发明基 于连续比特位的方法来测量眼图之前，1962年-2002的40年间，眼图的测量是基 于采样示波器的传统方法。 您相信吗？在长期的培训和技术支持工作中，我们发现很少有工程师能完整地准确地理解眼图的测量原理。很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导，Step by Step，满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。这种对于Sigtest的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图是 可以作为一项重要的调试工具的。 在我2004年来力科面试前，我也从来没有听说过眼图。那天面试时，老板反复强调力科在眼图测量方面的优势，但我不知所云。之后我Google“眼图”， 看到网络上有限的几篇文章，但仍不知所云。刚刚我再次Google“眼图”，仍然 没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。 网络上搜到的关于眼图的文字，出现频率最多的如下，表达得似乎非常地专业，但却在拒绝我们的阅读兴趣。 “在实际数字互连系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰 对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。 如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元 定时同步时，适当调整相位，使波形的中心对准取样时刻，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图（Eye Map）。 二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”，当传输三元码时，会显示两 只“眼睛”。眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。 在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，每个码元将重叠在一起，最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”，“眼”开启得最大。当有码
五款信号完整性仿真分析工具
SI 五款信号完整性仿真工具介绍 （一）Ansoft公司的仿真工具 现在的高速电路设计已经达到GHz的水平，高速PCB设计要求从三维设计理论出发对过孔、封装和布线进行综合设计来解决信号完整性问题。高速PCB 设计要求中国工程师必须具备电磁场的理论基础，必须懂得利用麦克斯韦尔方程来分析PCB设计过程中遇到的电磁场问题。目前，An soft公司的仿真工具能够从三维场求解的角度出发，对PCB 设计的信号完整性问题进行动态仿真。 Ansoft 的信号完整性工具采用一个仿真可解决全部设计问题： Slwave是一种创新的工具，它尤其适于解决现在高速PCB和复杂IC封装中普遍存在的电源输送和信号完整性问题。 该工具采用基于混合、全波及有限元技术的新颖方法，它允许工程师们特性化同步开关噪声、电源散射和地散射、谐振、反射以及引线条和电源/地平面之间的耦合。该工具采用一个仿真方案解决整个设计问题，缩短了设计时间。 它可分析复杂的线路设计，该设计由多重、任意形状的电源和接地层，以及任何 数量的过孔和信号引线条构成。仿真结果采用先进的3D 图形方式显示，它还可产生等效电路模型，使商业用户能够长期采用全波技术，而不必一定使用专有仿 （二）SPECCTRAQuest Cade nee的工具采用Sun的电源层分析模块: Cade nee Design System 的SpeeetraQuest PCB信号完整性套件中的电源完整性模块据称能让工程师在高速PCB设计中更好地控制电源层分析和共模EMI 。 该产品是由一份与Sun Microsystems公司签署的开发协议而来的，Sun最初研制该项技术是为了解决母板上的电源问题。 有了这种新模块，用户就可根据系统要求来算出电源层的目标阻抗；然后基于板上的器件考虑去耦合要求，Shah表示，向导程序能帮助用户确定其设计所要求的去耦合电容的数目和类型；选择一组去耦合电容并放置在板上之后，用户就可运行一个仿真程序，通过分析结果来发现问题所在。 SPECCTRAQuest是CADENCE公司提供的高速系统板级设计工具，通过它可以控制与PCB layout相应的限制条件。在SPECCTRAQuest菜单下集成了一下工具： （1）SigXplorer 可以进行走线拓扑结构的编辑。可在工具中定义和控制延时、特性阻抗、驱动和负载的类型和数量、拓扑结构以及终端负载的类型等等。可在
生理学考试试题附 答案
基本组织： 一、单项选择题 1．衡量组织兴奋性的指标是（）。 Ａ. 动作电位Ｂ. 肌肉收缩或腺体分泌Ｃ. 阈电位Ｄ. 刺激阈Ｅ. 以上均不是 2．下列关于反射的叙述，正确的是（）。 Ａ.反射弧都是固定不变的Ｂ.同一刺激的反射效应相同Ｃ.刺激传入神经所产生的反应也是反射Ｄ.反射弧的传出途径可以通过体液环节Ｅ.反射活动不一定需要反射弧的完整3．下列生理过程中，哪一个不是正反馈（）。 Ａ. 排尿反射Ｂ. 血液凝固Ｃ. 分娩Ｄ. 组织细胞受到刺激后，通过细胞膜的再生式钠内流Ｅ. 血浆晶体渗透压增高时， ADH增多使肾脏对水的重吸收增强 4．下列生理过程中，不属于出胞作用的是（）。 Ａ. 胃腺粘液细胞将粘液分泌到胃腔中Ｂ. 胰腺细胞分泌胰蛋白酶原到导管中 Ｃ. 肾小管上皮细胞向管腔分泌NH3 Ｄ. 副交感神经节后纤维末梢释放乙酰胆碱Ｅ. 交感神经节后纤维末梢释放去甲肾上腺素 5．如果动作电位的持续时间为2ms，理论上每秒能传导的动作电位数不可能超过（）。Ａ. 100次Ｂ. 200次Ｃ. 300次Ｄ. 400次Ｅ. 500次 6．降低细胞外液中Na+浓度时,发生的变化是（）。 Ａ. 静息电位增大，动作电位幅值不变Ｂ. 静息电位增大，动作电位幅值增高 Ｃ. 静息电位不变，动作电位幅值降低Ｄ. 静息电位不变，动作电位幅值增高 Ｅ. 静息电位减小，动作电位幅值增高 7．安静时，细胞膜内K+向膜外移动是由于（）。 Ａ. 单纯扩散Ｂ. 易化扩散Ｃ. 主动转运Ｄ. 出胞作用Ｅ. 以上都不是 8．肠上皮细胞由肠腔吸收葡萄糖是由于（）。 Ａ. 单纯扩散Ｂ. 易化扩散Ｃ. 主动转运Ｄ. 出胞作用Ｅ. 吞噬作用 9．一般细胞用于维持钠泵转运的能量大约占其代谢能量的（）。 Ａ. 5～10％Ｂ. 10～20％Ｃ. 20～30％Ｄ. 30～40％Ｅ. 40～50％10．正常细胞膜内K+浓度约为膜外钾离子浓度的（）。 Ａ. 12倍Ｂ. 30倍Ｃ. 50倍Ｄ. 70倍Ｅ. 90倍 11．正常细胞膜外Na+浓度约为膜内钠离子浓度的（）。 Ａ. 1倍Ｂ. 5倍Ｃ. 12倍Ｄ. 18倍Ｅ. 21倍 12．神经细胞在接受一次有效刺激后，兴奋性的周期变化是（）。 Ａ. 相对不应期→绝对不应期→超常期→低常期 Ｂ. 绝对不应期→相对不应期→低常期→超常期 Ｃ. 绝对不应期→低常期→相对不应期→超常期 Ｄ. 绝对不应期→相对不应期→超常期→低常期 Ｅ. 绝对不应期→超常期→低常期→相对不应期 13．单根神经纤维的动作电位中负后电位出现在（）。 Ａ. 去极相之后Ｂ. 超射之后Ｃ. 峰电位之后Ｄ. 正后电位之后Ｅ. 以上都不是14．就绝对值而言，静息电位的实测值与K+平衡电位的理论值相比（）。 Ａ. 前者约大10％Ｂ. 前者大Ｃ. 前者小Ｄ. 两者相等Ｅ. 以上都不对
于博士信号完整性分析入门(修改)
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什么是信号完整性? 如果你发现，以前低速时代积累的设计经验现在似乎都不灵了，同样的设计，以前没问题，可是现在却无法工作，那么恭喜你，你碰到了硬件设计中最核心的问题：信号完整性。早一天遇到，对你来说是好事。 在过去的低速时代，电平跳变时信号上升时间较长，通常几个ns。器件间的互连线不至于影响电路的功能，没必要关心信号完整性问题。但在今天的高速时代，随着IC输出开关速度的提高，很多都在皮秒级，不管信号周期如何，几乎所有设计都遇到了信号完整性问题。另外，对低功耗追求使得内核电压越来越低，1.2v内核电压已经很常见了。因此系统能容忍的噪声余量越来越小，这也使得信号完整性问题更加突出。 广义上讲，信号完整性是指在电路设计中互连线引起的所有问题，它主要研究互连线的电气特性参数与数字信号的电压电流波形相互作用后，如何影响到产品性能的问题。主要表现在对时序的影响、信号振铃、信号反射、近端串扰、远端串扰、开关噪声、非单调性、地弹、电源反弹、衰减、容性负载、电磁辐射、电磁干扰等。 信号完整性问题的根源在于信号上升时间的减小。即使布线拓扑结构没有变化，如果采用了信号上升时间很小的IC芯片，现有设计也将处于临界状态或者停止工作。 下面谈谈几种常见的信号完整性问题。 反射： 图1显示了信号反射引起的波形畸变。看起来就像振铃，拿出你制作的电路板，测一测各种信号，比如时钟输出或是高速数据线输出，看看是不是存在这种波形。如果有，那么你该对信号完整性问题有个感性的认识了，对，这就是一种信号完整性问题。 很多硬件工程师都会在时钟输出信号上串接一个小电阻，至于为什么，他们中很多人都说不清楚，他们会说，很多成熟设计上都有，照着做的。或许你知道，可是确实很多人说不清这个小小电阻的作用，包括很多有了三四年经验的硬件工程师，很惊讶么?可这确实是事实，我碰到过很多。其实这个小电阻的作用就是为了解决信号反射问题。而且随着电阻的加大，振铃会消失，但你会发现信号上升沿不再那么陡峭了。这个解决方法叫阻抗匹配，奥，对了，一定要注意阻抗匹配，阻抗在信号完整性问题中占据着极其重要的
新人教必修3高中生物练习： 反射与反射弧及兴奋在神经纤维上的传导
第1节通过神经系统的调节 第1课时反射与反射弧及兴奋在神经纤维上的传导 1．神经调节的基本方式是反射，反射的结构基础 是反射弧。 2．反射弧由感受器、传入神经、神经中枢、传出 神经和效应器组成，效应器包括传出神经末梢 和它所支配的肌肉或腺体。 3．静息电位表现为内负外正，是由K＋外流形成 的。 4．动作电位表现为内正外负，是由Na＋内流形成 的。 5．兴奋在神经纤维上的传导方向与膜内局部电流 的方向一致，与膜外局部电流的方向相反。 6．兴奋在一条神经纤维上可以双向传导。 一、神经调节的结构基础和反射 1．神经元的结构[填图] 2．反射 (1)概念： 反射是神经调节的基本方式，是指在中枢神经系统参与下，动物或人体对内外环境变化做出的规律性应答。完成反射的结构基础是反射弧。 (2)反射弧：[填图]
二、兴奋在神经纤维上的传导 1．兴奋 是指动物体或人体内的某些组织(如神经组织)或细胞感受外界刺激后，由相对静止状态变为显著活跃状态的过程。 2．传导形式 兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导，也叫神经冲动。 3．传导过程[据图填空] (1)静息电位表现为内负外正，是由K＋外流形成的，如上图中的a、c处。 (2)动作电位表现为内正外负，是由Na＋内流形成的，如上图中的b处。 (3)兴奋部位与未兴奋部位之间存在电位差，形成了局部电流。 (4)局部电流刺激相近的未兴奋部位发生同样的电位变化，兴奋向前传导，原兴奋部位又恢复为静息电位。 1．判断下列说法的正误 (1)感受器通常是指感觉神经末梢，效应器指运动神经末梢(×) (2)刺激支配肌肉的神经，引起该肌肉收缩的过程属于反射(×) (3)未受刺激时，膜电位为外负内正，受刺激后变为外正内负(×) (4)神经元细胞膜外Na＋的内流是形成静息电位的基础(×) (5)刺激离体的神经纤维中部，产生的兴奋沿神经纤维向两侧传导(√) (6)神经纤维上兴奋的传导方向与膜内局部电流的方向相同(√) 2．下列属于非条件反射的是①②④，属于条件反射的是③⑤⑥。(填序号) ①眨眼反射②吮吸反射③望梅止渴④吃饭时分泌唾液⑤小狗听到铃声分泌唾液⑥谈虎色变 3．下列关于反射弧的理解，错误的是() A．反射弧通常由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器五部分组成 B．感受器能接受刺激并产生兴奋
信号完整性分析基础系列之二十四
信号完整性分析基础系列之二十四——关于抖动（上） 美国力科公司深圳代表处汪进进 写在前面的话 抖动话题是示波器测量的最高境界，也是最风云变换的一个话题，这是因为抖动是示波器测量的诸多功能中最和“数学”相关的。玩数学似乎是需要一定境界的。 “力科示波器是怎么测量抖动的?”，“这台示波器抖动测量准不准?”，“时钟抖动和数据抖动测量方法为什么不一样？”，“总体抖动和峰峰值抖动有什么区别? ”，“余辉方法测量抖动不是最方便吗？”，“抖动和眼图，浴盆曲线之间是什么?”，…… 关于抖动的问题层出不穷。这么多年来，在完成了“关于触发（上）、（下）”和“关于眼图（上）、（下）”，“关于S参数（上）（下）”等三篇拙作后，我一直希望有一篇“关于抖动”的文章问世，但每每下笔又忐忑而止，怕有谬误遗毒。今天，当我鼓起勇气来写关于抖动的时候，我需要特别说明，这是未定稿，恳请斧正。 抖动和波形余辉的关系 有一种比较传统的测量抖动的方法，就是利用余辉来查看信号边沿的变化，然后再用光标测量变化的大小（如图1所示），后来更进了一步，可以利用示波器的“余辉直方图”和相关参数自动测量出余辉的变化范围，这样测量的结果就被称为“抖动”。这个方法是在示波器还没有“测量统计”功能之前的方法，但在90年代初力科发明了测量统计功能之后，这个方法就逐渐被淘汰了。 图1 传统的抖动测量方法 这种传统的方法有下面这些缺点：（1）总会引入触发抖动，因此测量的结果很不准确。（2）只能测量某种参数的抖动，譬如触发上升沿，测量下降沿的余辉变化，反应了宽度的抖动，触发上升沿，测量相邻的上升沿的余辉变化，反应了周期的抖动。显然还有很多类型的抖动特别是最重要的TIE抖动无法测量出来。（3）抖动产生的因果关系的信息也无从得知。 定义抖动的四个维度 和抖动相关的名词非常多：时钟抖动，数据抖动; 周期抖动，TIE抖动，相位抖动，cycle-cycle抖动; 峰峰值抖动(pk-pk jitter)，有效值抖动(rms jitter);总体抖动(Tj)，随机抖动(Rj)，固有抖动(Dj);周期性抖动，DCD抖动，ISI抖动，数据相关性抖动; 定时抖动，基于误码率的抖动; 水平线以上的抖动和水平线以下的抖动…… 这些名词反应了定义抖动的不同维度。 回到“什么是抖动”的定义吧。其实抖动的定义一直没有统一，这可能也是因为需要表达清楚这个概念的维度比较多的原因。目前引用得比较多的定义是: Jitter is defined as the short-term variations of a digital signal’s significant instants from their ideal positions in time. 就是说抖动是信号在电平转换时，其边沿与理想位置之间的偏移量。如图2所示，红色的是表示理想信号，实际信号的边沿和红色信号边沿之间的偏差就是抖动。什么是“理想位置”，“理想位置”是怎么得到的？这是被问到后最不好回答的问题。
DDR3信号完整性与电源完整性设计
DesignCon 2011 Signal and Power Integrity for a 1600 Mbps DDR3 PHY in Wirebond Package June Feng, Rambus Inc. [Email: jfeng@https://www.wendangku.net/doc/1e18464004.html,] Ralf Schmitt, Rambus Inc. Hai Lan, Rambus Inc. Yi Lu, Rambus Inc.
Abstract A DDR3 interface for a data rate of 1600MHz using a wirebond package and a low-cost system environment typical for consumer electronics products was implemented. In this environment crosstalk and supply noise are serious challenges and have to be carefully optimized to meet the data rate target. We are presenting the signal and power integrity analysis used to optimize the interface design and guarantee reliable system operation at the performance target under high-volume manufacturing conditions. The resulting DDR3 PHY was implemented in a test chip and achieves reliable memory operations at 1600MHz and beyond. Authors Biography June Feng received her MS from University of California at Davis, and BS from Beijing University in China. From 1998 to 2000, she was with Amkor Technology, Chandler, AZ. She was responsible for BGA package substrate modeling and design and PCB characterization. In 2000, she joined Rambus Inc and is currently a senior member of technical staff. She is in charge of performing detailed analysis, modeling, design and characterization in a variety of areas including high-speed, low cost PCB layout and device packaging. Her interests include high-speed interconnects modeling, channel VT budget simulation, power delivery network modeling and high-frequency measurements. Ralf Schmitt received his Ph.D. in Electrical Engineering from the Technical University of Berlin, Germany. Since 2002, he is with Rambus Inc, Los Altos, California, where he is a Senior Manager leading the SI/PI group, responsible for designing, modeling, and implementing Rambus multi-gigahertz signaling technologies. His professional interests include signal integrity, power integrity, clock distribution, and high-speed signaling technologies. Hai Lan is a Senior Member of Technical Staff at Rambus Inc., where he has been working on on-chip power integrity and jitter analysis for multi-gigabit interfaces. He received his Ph.D. in Electrical Engineering from Stanford University, M.S. in Electrical and Computer Engineering from Oregon State University, and B.S. in Electronic Engineering from Tsinghua University in 2006, 2001, and 1999, respectively. His professional interests include design, modeling, and simulation for mixed-signal integrated circuits, substrate noise coupling, power and signal integrity, and high-speed interconnects. Yi Lu is a senior systems engineer at Rambus Inc. He received the B.S. degree in electrical engineer and computer science from U.C. Berkeley in 2002 with honors. In 2004, he received the M.S. degree in electrical engineering from UCLA, where he designed and fabricated a 3D MEMS microdisk optical switch. Since joining Rambus in 2006, he has been a systems engineer designing various memory interfaces including XDR1/2 and DDR2/3.
第4次课 蛙神经干动作电位的引导及其传导速度的测定
第4次课蛙神经干动作电位的引导及其传导速度的测定 一实验目的 （一）、掌握蛙坐骨神经-胫腓神经标本的制备方法。 （二）、掌握引导神经干复合动作电位和测定其传导速度的基本原理和方法。 二相关知识 （一）、兴奋及兴奋性的概念 （二）、动作电位的潜伏期、动作电位时程和幅值 1、动作电位：各种可兴奋细胞在受到刺激而兴奋时，可以在细胞膜静息电位的基础上发生一次短暂的，可向周围扩布的电 位波动。这种电位波动称为动作电位。 2、刺激伪迹：刺激伪迹是在电刺激的同时，记录电极所记录到的一个电位变化。它在动作电位之前出现，而且会随着刺激 强度的增加而增大。伪迹是由于刺激电流沿神经干表面的电解质液体传导到记录电极下而被引导、放大出来的电信号。 由于电流的传导速度接近光速，所以刺激伪迹也几乎与刺激信号同时出现。伪迹可以作为刺激开始的时间标记，用来观察潜伏期的长短。 （三）、动作电位的传导 局部电流的形式 三本次实验的特点 （一）、细胞外记录 （二）、神经干的动作电位 神经干是由许多粗细不等的有髓和无髓神经纤维组成的混合神经，故神经干动作电位与单根神经纤维的动作电位不同，它是由许多神经纤维的动作电位合成的一种复合电位。其传导速度与组成该神经干的主要神经纤维有关，蛙类坐骨神经干中以Aα类纤维为主,传导速度大约为35～40 m/s，它并不能代表组成该神经干的每一单个神经纤维的传导速度，而是主要代表了Aα类神经纤维的传导速度。神经干动作电位是由多根神经纤维的动作电位复合而成。对于每根神经纤维其兴奋性都不同，在一定范围内,较小的刺激能引起兴奋较高的少数神经纤维兴奋,所以动作电位的幅度较小;随着强度增加，能兴奋的神经纤维的数目也增加，所以神经干的复合动作电位增加，当所有神经纤维都兴奋后，动作电位的幅度就不会随着刺激强度的增加而增加速度。 四本实验的原理 （一）、单根神经纤维动作电位的引导及其传导 1、记录出了一个先升后降的双相动作电位的原理 当神经纤维未受刺激时，膜外与电极所接触的两点之间没有电位差，所以两电极之间也无电位差存在，扫描线为一水平基线。在神经干左端给予电刺激后，则产生一个向右传导的冲动（负电位），当冲动传到1电极（负电极）下方时，此处电位较2处为低，产生了电位差，扫描线向上偏转，记录出一个向上的波形（在电生理实验中，为了便于观察，习惯上规定负波向上）。随后，冲动继续向右侧传导，离开1电极传向2电极处。当它到达2电极（正电极）下方时，因1电极处神经差不多已恢复到原来的状态，于是2电极处又较1电极处为负，引起扫描线向下偏转，记录出一个向下的波形。这样，在神经冲动向右传导的过程中，就记录出了一个先升后降的双相动作电位。 负电极在前时，它首先记录到神经干表面由正变负的电位变化，经历了由正到负再到正的过程，因此记录出动作电位的上相。当在后的正电极记录到这种同样的电位变化过程时，显示相反的情况，记录出动作电位的下相。如果互换正、负电极的位置，则记录到先降后升的双相动作电位。 2、双相动作电位的上、下两相幅值是不同的原因 如果一对引导电极的正、负极比较靠近，其双相动作电位的上、下两相幅值是不同的。因为前一个电极引导出来的动作电位要受到后一个引导电极极性的影响，会产生一定的抵消作用。由于神经干动作电位是一种复合动作电位，如果不同部位的神经纤维粗细不同，则更会影响到动作电位的幅值。但如果一对引导电极的正、负极相距较远，排除神经纤维粗细不同的影响，其动作电位的上、下两相幅值是相互不受影响的，也就是说应该是相同的。
信号完整性分析基础之八——抖动的频域分析
在上两篇文章中，我们分别介绍了直方图（统计域分析）和抖动追踪（时域分析）在抖动分析中的应用。从抖动的直方图和抖动追踪波形上我们可以得到抖动的主要构成成分以及抖动参数的变化趋势。如需对抖动的构成做进一步的分析，还需要从频域角度去进一步分析抖动的跟踪波形。 抖动的频谱即是对抖动追踪（jitter track）波形做FFT运算。如下图1所示 为一个时钟周期测量参数的追踪、频谱分析步骤及效果，在抖动频谱图上可以清楚的看出某两个频率值点抖动比较大： 图1 抖动频谱 黄色为实际采集到的时钟波形（C1通道） P1测量C1通道时钟信号的时钟周期 F7函数对P1测量参数进行跟踪 F6对F7进行FFT分析 下图2所示为一典型的串行信号抖动追踪频谱图，从图中可看出各种抖动成分；DDj和Pj为窄带频谱（三角形谱或者谱线）但是DDj和Pj的区别是由于DDj是和码型相关的，其频率fDDJ一般会是数据位率的整数倍，如果Pj的频率fPJ正好等于fDDJ，那么从抖动的频谱图里面是很难将DDj和Pj精确的分开的，所以通常在抖动分解的过程中一般通过时域平均的方法来分解DDj；BUj主要由于串扰等因素引起的，一般分为两种，一种是窄带，但幅度较高，很显然这类BUJ也是很难和PJ区分开的，除非我们知道引起BUJ的源头，知道其频率，所以说我们在抖动测试时得到的PJ一般会包含这类BUJ(所以通常情况下对这类BUJ不加区分，直接算做PJ，而将BUJ分类为PJ和OBUJ，在之前的抖动分类文章中有提及)；另外一类是宽带的BUJ（很多时候也叫OBUJ，other bounded uncorrelated jitter），幅度很小，基本会埋没到RJ中去，这类抖动很容易被误算作RJ，目前使用在示波器上的抖动分解软件只有Lecroy最近推出的SDAII（基于NQ-SCALE抖动分解理论）能够较好的将这类抖动从Rj中剥离出来；RJ是 宽带频谱，幅度很小。
K1303神经干动作电位
姓名：吴一帆学号：13081122 实验报告 说明：1.实验报告务必独完成，对抄袭者和被抄袭者均按不及格处理，所以自己的报告请保管好； 2.本组（人）实验结果不理想时，允许借用他组（人）的结果，但在报告 中必须注明来是哪个组（人），除结果外，其它必须独立完成； 3.实验报告完成后，必须转换成PDF文件格式后再上传。 实验名称：神经干动作电位的引导和观察 动作电位传导速度的测定 同组姓名：齐一刚 实验日期：2015/4/15 指导教师：潘伟槐 一、实验结果 （一）神经干动作电位的引导和观察
双相动作电位：将两引导电极置于正常完整的神经干表面，当神经干一端兴奋之后，兴奋波先后通过两个引导电极，可记录到两个方向相反的电位偏转波形。（实验结果来自于第15组） 单相动作电位：两个引导电极之间的神经组织有损伤（用镊子损坏），兴奋波只通过第一个引导电极，不能传导至第二个引导电极，则只能记录到一个方向的电位偏转波形。（实验结果来自于第15组）
（二）动作电位传导速度的测定 通过测定神经冲动在神经干上传导的距离(d)与通过这段距离所需的时间(t)，然后根据V=d/t即可求出神经冲动的传导速度。 通过实验，我们测得t1=415.40ms t2=416.00ms d=1cm v=16.67m/s （实验结果来自于第15组） 二、分析与讨论 分析： （一）神经干动作电位的引导和观察 神经元以动作电位的形式传送神经冲动，给具有兴奋性的神经干以一定强度的刺激，会产生动作电位并传导。细胞膜外兴奋部位的膜外电位负于静息部位，冲动通过后，膜外电位又恢复到静息水平。因此兴奋部位与邻近部位之间会出现电位差，用引导电极引导出此电位差，则可记录到动作电位的波形。 本实验采用细胞外记录法引导出坐骨神经的复合动作电位。 1. 单相动作电位：两个引导电极之间的神经组织有损伤，兴奋波只通过第一个
第二章 神经系统
第二章神经系统 鱼体各器官系统的功能都直接或间接处于中枢神经系统的调节控制下，它一方面协调机体内的器官、系统的活动，另一方面还协调机体与外界环境之间的关系，以适应机体内外经常变化的环境，维持生命活动正常进行。 本章主要内容 一概述 二神经系统对躯体运动的调节 三神经系统对内脏活动的调节 第一节概述 内容： 一、中枢神经系统（CNS）的结构二、中枢联系三、中枢神经系统内的兴奋过程四、中枢神经系统内的抑制过程五、神经递质和受体六、中枢神经系统内的协调活动七、条件反射 一、中枢神经系统（CNS）的结构 CNS包括：脑（前脑；中脑；后脑）和脊髓。 神经中枢神经系统：脑、脊髓 系统周围神经系统：脑神经、脊神经 CNS的结构和功能单位是神经元(neuron）。而神经元之间的机能联系则是突触。 神经元和神经胶质细胞形态和生理机能完全不同。 神经元：接受刺激、传递和整合信息。 神经胶质：支持、连接、保护和营养。 1 神经元的结构：典型的神经元包括三部分：树突、胞体和轴突。其中，树突可以将冲动传送到细胞体，胞体则可接受传来的冲动，并能产生兴奋，进而将冲动传到轴突。轴突（神经纤维）则可将冲动传到他处。 2 神经胶质：不具有传导神经冲动的功能，分布于神经元周围。 功能： （1）支持作用（2)隔离绝缘作用，高电阻防止神经冲动时电流扩散（3）摄取化学递质（4）分泌功能（5）修复与再生（6）神经系统的发育（7）营养作用 二中枢联系 （一）突触联系和类型 1 概念狭义的概念：是指一个神经元与另一个神经元之间的接触部位。 广义的概念：一个神经元与另一个神经元、肌细胞或腺体细胞之间的、有特殊结构的接触部位都称为突触。 2 突触的类型 按接触形式，突触可以分为轴突-胞体型、轴突-树突型、轴突-轴突型、树突-树突型等类型，以前两者为最常见。实际上，两个神经元的任何部分都可能彼此形成突触。 按神经元的作用机制，可将神经元分为化学性突触和电突触。 ●化学突触依化学递质和突触后膜受体的性质不同分为兴奋性化学突触和抑制性化学突触。化学突触在脊椎动物体内很普遍，在哺乳动物更普遍。 ●电突触又称缝隙突触或缝隙连接，依突触后膜的性质不同可分为兴奋性电突触和抑制性电突触。电突触在无脊椎动物（如虾、蟹）和低等脊椎动物（如鱼类）神经元之间较常见，在哺乳动物中枢神经系统中也存在。 （二）突触传递是神经冲动通过突触从一个神经元传到另一个神经元的过程。兴奋通过突触的机制，即信息在神经元与神经元之间的传递，是通过化学递质和电变化两个过程来完成的。
完整word版,人体机能 蟾蜍坐骨神经干动作电位传导速度和兴奋性不应期的测定实验报告
神经干双向动作电位的引导传导速度及不应期的测定作者：2011222681宋利婷组员：2011222702曾惜2011222709张芮2011222698杨袁虹 一、实验对象：蟾蜍 二、实验目的：观察蟾蜍坐骨神经动作电位的基本波形，掌握坐骨神经制备方法与引导动作电位的方法，理解与刺激和最大刺激强度的概念测定潜伏期时程和波幅，学会通过潜伏期法和潜峰法测定神经冲动的传导速度，通过测定神经干不应期理解兴奋性在兴奋过程中的变化过程。 三、实验内容 图一：阈刺激和最大刺激强度的测定 由上图可知，以0.100v为起始刺激强度，在0.100到0.300v的刺激时，不产生动作电位，
逐渐增大强度，一直到当刺激强度为0.4V时，刚好引产生动作电位，即阈刺激为0.4V，当刺激强度达到1.4V后，即使再增加刺激强度，动作电位的幅也不再改变，即最大（适）刺激强度为1.4V. 图二：潜伏期波幅时程及速度的测定 由在最适刺激强度时动作电位原图上进行区间测量可知，潜伏期为0.60ms，时程t1为2.84ms ，波幅为2.72mV，输入刺激电极到第一个引导电极间距离s＝1.3cm,以传导速度和根据速度的公式计算传导速度v1=s/t1,求得的速度v1=45m/s 图三：潜峰法测量速度
如图是通过测量两个通道的动作电位波峰间的时间差，为（t1-t2）,测量并输入两对引导电极间的距离为（s2-s1），s2=4.7cm,s1=3.8cm,t1-t2=0.28ms,由传导速度和用公式计算传导速度：v2=(s2-s1)/(t1-t2),v2=321m/s 图四：绝对不应期和相对不应期的测定