Question

缺氧是神经元损伤的常见因素，为探究不同缺氧时间对中枢神经细胞兴奋性的影响，某科研团队用大鼠的海马神经元进行实验。

（一）具体方法如下：

（1）海马神经元原代培养。分离大鼠海马并剪碎，用_________处理后制成细胞悬液，经离心后收集细胞悬液，置于温度为37℃的_________内培养。

（2）海马神经元电生理记录。

对照组，用95%O₂和5%CO₂的混合气饱和人工脑脊液进行灌流处理并测定神经细胞阈强度。

实验组：用95%N₂和5%CO₂的混合气饱和人工脑脊液进行灌流缺氧处理，分别测定灌流10、15、20、25、30、35、40、45分钟后的神经细胞阈强度。结果如下：

（二）根据上图阈强度结果预测静息电位的变化趋势，并在下图坐标系中用曲线表示_________________。

（三）分析与讨论：

（1）据图分析，在缺氧处理20min时，给予细胞25pA强度的单个电刺激不能记录到神经冲动的原因是__________。

（2）静息电位水平是影响细胞兴奋性水平的因素之一。当静息电位由-60mV变为-65mV时，神经细胞的兴奋性水平_________。用生物学知识分析缺氧引起神经细胞兴奋性改变的可能机制__________。

Answer

胰蛋白酶 CO2培养箱 不同缺氧时间对中枢神经细胞静息电位的影响 刺激强度低于阈强度 降低 脑细胞缺氧导致细胞内ATP合成减少，Na＋和K＋跨膜主动转运受影响，导致细胞膜两侧离子梯度无法维持，出现细胞内Na＋和细胞外K＋增高，膜电位减小。

【解析】

据题意可知，实验目的为探究不同缺氧时间对中枢神经细胞兴奋性的影响，故自变量为缺氧时间。缺氧处理20min，阈强度为30pA以上，所以给予25pA强度的刺激低于阈强度，不能记录到神经冲动。静息时，K离子外流，膜外电位高于膜内，表现为外正内负；兴奋时，Na离子通道开放，Na离子内流，膜内电位高于膜外，表现为外负内正。

（一）（1）海马神经元原代培养时将组织剪碎后用胰蛋白酶处理可制成细胞悬液，经离心后收集细胞悬液，置于温度为37℃的CO2培养箱内培养。

（二）阈强度越大，中枢神经细胞静息电位值越小，越难产生兴奋。根据上图阈强度结果，可以画出不同缺氧时间对中枢神经细胞静息电位的影响曲线图如下图所示：

（三）（1）据图分析，在缺氧处理20min时，阈强度为30pA以上，所以给予25pA强度的刺激低于阈强度，不能记录到神经冲动。

（2）当静息电位由-60mV变为-65mV时，神经细胞的兴奋性水平降低。脑细胞缺氧导致细胞内ATP合成减少，Na＋和K＋跨膜主动转运受影响，导致细胞膜两侧离子梯度无法维持，出现细胞内Na＋和细胞外K＋增高，膜电位减小，从而引起神经细胞兴奋性降低。