第二章
心肌电生理学研究方法
Methodology of Myocardium Electrophysiological Research
电生理学技术的发展
1825年 电流计发明与应用 1922年 电子管放大器和阴极射线示波器问世 20世纪40年代 微电极技术产生 动作电位的钠学说
20世纪50年代
电压钳技术产生
1944年获诺贝尔奖
Hermann 变质学说(Alteration theory)。
1879年，他指出，在损伤的神经或肌肉中所出现 的负电位差，是发生于损伤一端的，后来进一步证明 了完全死亡的组织上是不产生这种负电位差的。这种 正常部位与损伤部位之间的电位差，称为损伤电位 (injury potential) 这种电流则相应地称为损伤电流 （injury current）Hermann认为，这种电流是损伤时 才产生的。因此当组织损伤时，在生理和化学作用的 影响下产生了局部的变质，因此与正常部位之间产生 了电位差。
Hodgkin和Huxley离子学说（动作电位的钠学说）
1940年前后，由于Hodgkin和Huxley在枪乌贼巨
轴突上发现动作电位大于静息电位的事实，膜两
侧溶液成分不同；膜对离子具有选择性通透性，
这种通透性在动作电位时发生改变。静息时，对 K+通透，兴奋对 Na+ 通透超过 K+，通透性变化 说明了神经的电兴奋，产生了离子学说（钠学
电生理获医学诺贝尔奖名单（截止到2002年）
获奖时间 1924 1932 获奖者 埃因托芬 (Einthoven) (1860-1927) 艾德里安 (Adrian) (1889-1977) 谢灵顿 (Sherrington) (1857-1952) 加塞 (Gasser) (1888-1963) 厄兰格 (Erlanger) (1874-1965) 埃克尔斯 (Eccles ) （1903-1997） 霍奇金 (Hodgkin) （1914-1998） 赫克斯利 (Huxley) （1917-） 哈特兰 (Hartline) (1902-1983) 格兰尼特 (Granit) (1900-1991) 卡茨 (Katz) (1911- ) 休伯尔 (Hubel) (1926-) 威塞尔 (Wiesel) (1924-) 内尔 (Neher) (1944-) 萨克曼 (Sakmann) (1942-) 国别 荷兰 英国 英国 美国 美国 澳大利亚 英国 英国 美 瑞典 英国 美国 瑞典 德国 德国 两人合作对视觉皮层的结构和 功能进行了重要研究 发明膜片箝技术，首次证实细 胞膜上存在离子通道 视觉神经生理（视觉神经元间 的抑制） 视觉神经生理（视网膜电图） 提出神经递质释放的量子学说 两人合作发明了示波器，并研 究神经纤维的功能 用 1 微米尖端的微电极研究中 枢兴奋和抑制 两人合作揭示了神经元通过电 脉冲与其它神经元传递信息 《神经活动的电表现》 “突触后抑制的离子机制” “神经传导的离子基础” “神经兴奋和传导的定量分析” 发现神经元的功能 获奖工作 研制成功记录心脏动作电位的 心电图机并命名心电图波。 获奖题目或著作 “弦线式电流计和心脏动作电位的测量” “神经纤维的活动” 《神经系统的整合作用》
一、常用电生理仪器
刺激系统（刺激器等）
检测系统（电极、换能器）

放大系统（前置、后置放大器）
记录显示系统(示波器、记录仪、 计算机）
1.电子刺激器（Electronic stimulator）
电刺激不易损伤组织，又能定量而准确 地重复使用。方波（矩形波， square wave ） 的幅度、波宽和频率都可分别进行调节，所 以矩形波电子刺激器可作为理想的刺激源。
1981年Hamill和Neher 等对该技术进行了改进，引进了全细胞 记录技术，从而使该技术更趋完善；
1983年10月，《Single-Channel
Recording》一书的问世，
奠定了膜片钳技术的里程碑。
Neher
（1944-） （德国细胞生理学家）
Sak学家）
说）。
Eccles
1976 年德国马普生物物理化学研究所 Neher 和 Sakmann 首次
在青蛙肌细胞上用双电极钳制膜电位的同时，记录到乙酰胆碱 （ Acetylcholine, ACh ）激活的单通道离子电流，从而产生 了膜片钳技术（patch clamp technique）；
1980 年 Sigworth 等获得 10-100GΩ的高阻封接（ Gigaseal ），
合作发明了膜片钳技术，并应用这一技术首次证实了细胞膜存 在离子通道。这一成果对于研究细胞功能的调控至关重要，可 揭示神经系统、肌肉系统、心血管系统及糖尿病等多种疾病的 发病机理，并提供治疗的新途径。 二人共获1991年诺贝尔奖。
内尔在实验室进行膜片箝研究工作
1983年10月第一版 《Single-Channel Recording》 封面
1944
1963
1967
“受体与感知” “神经末梢的化学传递” “视觉皮层的研究” “视皮层的发育和环境的影响”
1970 1981
1991
《单通道记录》
第一节 常规心肌电生理研究技术
在常规心肌电生理研究中，主要是采用
玻璃微电极插入在体或离体心肌细胞内，记
录心肌细胞的跨膜电活动，并研究各种因素
对其电活动的影响。
20世纪70年代 膜片钳技术
谢灵顿 ( Sherrington) （1857-1952） 英国神经生物学家。 发现中枢神经反射活动规律
艾德里安 (Adrian ) （1889-1977） 英国生理学家。 阐明动作电位及其传导规律
1932年获诺贝尔奖
加塞 (Gasser ) 厄兰格 (Erlanger) （1888-1963） （1874-1965） （美） （美） 两人合作发明了阴极示波器，并研究了神经纤维的功能
Bernstein膜学说
1902年，Bernstein提出生物电发生的膜学说： “神经或肌肉的细胞膜只对钾离子有特殊的通透性，而
对较大的阳离子和阴离子则均无通透性，因此由于细胞
内外钾离子分布不均匀，在膜两侧就形成一个电位差，
此即静息电位，神经冲动到来时，膜变为无选择通透的
膜，静息电位消失，动作电位因而产生。”