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家兔大脑皮质运动机能的定位虚拟仿真软件

1套

实验概况 大脑皮质运动区是躯体运动的高级中枢，对躯体肌肉运动的支配呈前后倒置、左右交叉的有序的排列状态，且具有点对点的特性，越是精细的运动，在该区的代表区的范围越大。高等哺乳动物的皮质中央前回（4区）为主要运动区，其下部支配双侧头面部运动，中部支配对侧上肢和躯干部肌肉运动，前部支配对侧下肢肌肉运动。 教学设计选用家兔作为实验动物，是因为家兔的大脑皮质运动区机能定位已具有一定的雏形，电刺激其大脑皮质运动区的不同部位，能引起特定的肌肉或肌群的收缩运动。 实验目的 学习哺乳动物的开颅方法 观察大脑皮层运动区的机能定位 实验原理 大脑皮质运动区是躯体运动的高级中枢，对躯体肌肉运动的支配呈前后倒置、左右交叉的有序的排列状态，且具有点对点的特性，越是精细的运动，在该区的代表区的范围越大。高等哺乳动物的皮质中央前回（4区）为主要运动区，其下部支配双侧头面部运动，中部支配对侧上肢和躯干部肌肉运动，前部支配对侧下肢肌肉运动。 家兔的大脑皮质运动区机能定位已具有一定的雏形，电刺激其大脑皮质运动区的不同部位，能引起特定的肌肉或肌群的收缩运动。 通过电刺激兔大脑皮质不同区域，观察相关肌肉收缩的活动，掌握运动区机能定位的研究方法，基本了解皮质运动区的刺激效果。 实验动物 家兔 实验设备 哺乳动物常用手术器械，咬骨钳，颅骨钻，止血钳，剃毛器，电子刺激器，刺激电极，兔手术台，粗索线，棉线，石蜡油，纱布，注射器，棉球等。 ➢ 兔手术台 尺寸：70×28（cm） 台面铁柱：30cm 简介： ➢ 电子刺激器 尺寸：22×18×10（cm） 型号：如果有 ➢ 刺激电极 尺寸：长宽高（大概长度） 型号：如果有 小动物电动颅骨钻 13.5×8×11（cm） ➢ 哺乳动物手术器械 ➢ 颅骨钻 ➢ 咬骨钳 ➢ 纱布、棉球等 实验步骤 说明：红色加粗文字代表一个步骤。项目推荐 10 个步骤。操作步骤请详细的写清楚每 一步如何操作（如果项目中有多个实验，则所有实验步骤加起来控制在 20 个步骤内， 步骤过多建议分批次申报） 实验的准备 称重：正确捉拿家兔，称重。 具体操作如下： 一手抓住家兔颈背部皮肤，轻轻提起，另一手托住其臀部，使其呈坐位姿势。将家兔轻轻放在秤上称重，待平稳后，读数，即为家兔的重量。 麻醉： 将兔用20%氨基甲酸乙酯以0.5~1g/kg（即2.5~5 m L/kg）体重（麻醉不宜过深），从耳缘静脉注射，轻度麻醉。 具体操作如下： 用乙醇棉球涂擦耳部边缘静脉，并用手指弹动或轻轻揉擦兔耳，使耳静脉充盈。 用左手食指和中指夹住静脉近心端，拇指和小指夹住耳边缘部分，以左手环指、小指放在耳下作垫，右手持注射器尽量从静脉的远端刺入，移动拇指于针头上以固定针头，将药液缓缓注入。 注射完毕，拔出针头，迅速用棉球按住出血部位止血。 此过程需注意以下两点： ①兔耳缘静脉注射时应尽可能从远心端开始，以便重复注射。 ②注射时如果感觉推注阻力很大，并且局部肿胀，表示针头已滑出血管，应重新穿刺。 （3）腹位固定： 翻转动物，改为腹位固定，即将动物俯卧位固定并将头部固定于上。 （4）开颅： 具体操作如下： ①用手捏住兔两腮，用剃毛器将头顶部被毛剃去，剃去从眉间至枕部的毛，用手术刀沿头正中线纵行切开头皮和骨膜，用止血钳把切开的皮肤拉向两侧。 ②用刀柄或湿纱布剥离肌肉和颅顶骨膜，认清鼻骨、额骨、顶骨、矢状缝、冠状缝和人字缝。 ③用颅骨钻在冠状缝后，矢状缝外的骨板上钻孔，勿伤硬脑膜。 然后将咬骨钳小心伸入孔内，自孔处向四周咬骨以扩大创口。向前开颅至额骨前部，向后开至顶骨后部及人字缝之前（切勿掀动人字缝前的顶骨，以免出血不止），暴露一侧大脑皮质，勿伤及皮质和矢状窦。需要时用骨蜡（或吸收性明胶海绵）止血。 （5）暴露大脑皮质 用注射针头或小镊子挑起硬脑膜，用眼科剪小心剪去创口部位的硬脑膜，将温热生理盐水浸湿的薄棉片盖在裸露的大脑皮层上（或将37℃的液体石蜡滴在脑组织表面），以防皮质干燥。 术中要注意止血，防止伤及大脑皮质和矢状窦。若遇到颅骨出血，可用骨蜡或明胶海绵填塞止血。 （6）解除固定 手术完毕后用棉球吸干脑表面的液体，放松动物的头及四肢，以便观察躯体运动效应。 实验项目 皮质运动区的刺激效应观察： （1）术后，绘制大脑背面观轮廓图，以便观察到刺激效应后，在图纸上相应位置做标记。 （2）打开刺激器，选择适宜的刺激参数（波宽0.1~0.2 ms，频率20~50 Hz，刺激强度10~20 v。每次刺激时间持续5~10 s，每次刺激间隔约1 min）。 （3）用双芯电极接触皮质表面，逐点依次刺激大脑皮质运动区的不同部位，观察躯体运动反应。 3.实验现象： （1）刺激兔皮层运动区顶部，可引起后肢运动。其中，刺激顶部右侧，左后肢运动；刺激顶部左侧，可引起右后肢运动。 （2）刺激兔皮层运动区中间部，可引起前肢运动。 （3）刺激兔皮层运动区下部不同区域，分别引起头面部肌肉运动，面部、下颌等部位运动，且家兔下颌咀嚼运动区比较大。 实验结束 实验结束后，耳缘静脉快速注射20 mL空气，处死家兔，实验完毕。 注意事项 1. 麻醉不宜过深。 2. 开颅手术应随时止血，注意勿伤及大脑皮质。 3. 使用双极电极时，为防止电极对皮质的机械损伤，刺激电极尖端应烧成球形。 4. 刺激大脑皮质时，刺激不宜过强。刺激的强度应从小到大进行调节，否则影响实验结果，每次刺激应持续5~10s。 测试题目 （一）选择题 1.大脑皮层运动区的特点有 A.交叉支配（头面部多为双侧性） B.机能定位相当精确 C.基本倒置（头面部正立） D.投射区域大小与运动的灵敏性成正比 答案：ABCD 解析：大脑皮层运动区接受本体感觉冲动，感受躯体的姿势和躯体各部分在空间的位置及运动状态，并借此调整和控制全身的运动。 运动区具有下列功能特征： ①交叉支配，即一侧皮层运动区支配对侧躯体的肌肉。但在头面部，除下部面肌和舌肌受对侧支配外，其余部分肌肉的运动均受双侧性支配。 ②精细的功能定位，即刺激一定部位的皮层引起一定部位的肌肉收缩。运动越精细越复杂的肌肉，其代表区的面积越大。 ③运动区的定位从前到后（上、下）的排列是倒置的，即支配下肢肌肉运动的代表区位于皮层运动区的顶部，膝关节以下的肌肉代表区在皮层的内侧面；上肢肌肉的代表区在中间部；而头面部肌肉代表区在底部，但在头面部代表区内部的排列却是正立的。 ④运动愈精细在皮层的代表区愈大。 ⑤皮层运动区和其他大脑皮质一样神经元是分层排列的，功能（控制区域）相同的神经元又是从脑膜到白质是纵向呈柱状排列。 因此，答案为选项ABCD。 2. 关于皮层运动区功能特征的叙述，下列说法正确的有： A.主要位于中央前回和运动前区 B.对躯体运动的调节具有交叉性质 C.总体安排是倒置的 D.具有精细的功能定位 E.不接受来自骨骼肌深部的感觉冲动 答案：ABCD 3. 躯体感觉的皮层代表区主要位于： A.中央前回 B.中央后回 C.岛叶皮层 D.颞叶皮层 E.边缘系统 答案：B 4.皮层运动区的部位是： A.中央前回 B.中央后回 C.额叶 D.枕叶 E.颞叶 答案：A （二）课程讨论题目 大脑皮层的运动区的主要功能特征 （1）交叉支配，即一侧皮层运动区支配对侧躯体的肌肉。但头面部部分肌肉，如与咀嚼、喉及面上部运动有关的肌肉运动是双侧性支配。 （2）具有精细的功能定位，即刺激一定部位的皮层引起一定部位的肌肉收缩。功能区的大小与运动的精细程度有关，运动愈精细和复杂的肌肉，其代表区的面积愈大。 （3）从运动区定位的分布看，总体安排是倒置的，即支配下肢肌肉运动的代表区位于皮层运动区的顶部，膝关节以下的肌肉代表区在皮层的内侧面；上肢肌肉的代表区在中间部；而头面部肌肉代表区在底部，但在头面部代表区内部的排列却是正立的。 大脑皮层运动区的定位并不是绝对的，肌肉训练时，支配这些运动肌肉的皮层代表区会增大，所以运动皮层的定位是可以改变的。

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