1、不同剌激强度和频率对蟾蜍腓肠肌收缩的影响【实验目的】1掌握蟾蜍坐骨神经腓肠肌标本的制备方法。2观察不同刺激强度和频率刺激对肌肉收缩的影响【摘要】目的：掌握制备具有正常兴奋收缩功能的蛙类坐骨神经腓肠肌标本基本操作技术；并观察在刺激时间、强度变化率恒定的条件下，不同强度和频率的电刺激对肌肉收缩的影响。方法：使用生物信号采集处理系统，通过设定频率递增对蟾蜍坐骨神经进行刺激，记录分析数据结果。结果：随着频率递增，腓肠肌收缩逐渐增大，但到某一强度时，收缩减小，并随着刺激时间加长，收缩逐渐递减，在整个刺激过程中，有不完全强直收缩。结论：蟾蜍的腓肠肌是由许多肌纤维组成的，因此用单个剌激时，如剌激强度太弱，则
2、不能引起肌肉收缩，只有当剌激强度达到能引起最小反应的最小剌激强度即阈强度，才能收缩。而刚达到阈值强度的剌激叫做阈剌激。随着剌激强度的增加，收缩力也逐步增大，这种高于阈值的剌激称为阈上剌激。当剌激增大到某一强度时，肌肉将出现最大的收缩反应。如继续增大剌激强度，肌肉的收缩不再增大，这种强度的剌激称为最大剌激。最大的剌激引起的肌肉收缩称最大收缩。即在一定范围内，骨骼肌收缩的大小与剌激强度呈正变关系。不同的刺激频率可使骨骼肌出现不同的收缩形式。如果刺激频率较低，每个刺激间的间隔时间大于肌肉收缩期和舒张期的时间,则肌肉出现一连串的单收缩。随着刺激频率的增加,当新的剌激引起的收缩到来时,落在前一次剌激引起
3、的单收缩的舒张期内,于是肌肉连续在尚未完全舒张的基础上出现新的收缩,表现为锯齿形的收缩曲线,称为不完全强直收缩。随着剌激频率的进一步增加,新的剌激引起的收缩到来时,落在前一次收缩的收缩期内,于是肌肉处于持续收缩状态，产生完全强直收缩。【关键词】 刺激频率；刺激强度；腓肠肌；单收缩；不完全强直收缩；完全强直收缩【实验对象】 健康蟾蜍一只 （一组共两只）【实验器材和药品】 蛙类手术器械一套（粗剪刀一把、组织剪一把、眼科剪一把、镊子一把、探针一根、玻璃分针2把、蛙钉4个、培养皿1个，蛙板一个、滴管一个、棉线若干），张力换能器，肌槽，刺激电极，铁架台，微机生物信号采集处理系统，任氏剂、探针、滴管。【实
4、验步骤】在老师是示范后，先领取设备，首先套上皮手套。1. 蛙类坐骨神经腓肠肌标本的制备(1)捣毁蟾蜍脑脊髓：取蟾蜍一只，用自来水冲洗干净。左手握蛙，用食指下压头部前端，拇指按压背部，使头前俯。中指与无名指夹其前肢，无名指与小指夹其后肢，使整个躯干做最大屈曲。在头部有个坑处，把探针自枕骨大孔处垂直刺入（有落空感），到达椎管，即将探针改变方向刺入颅腔，向各侧不断搅动，彻底捣毁脑组织；再将探针原路退出，刺向尾侧，捻动探针使其逐渐刺入整个椎管内，完全彻底捣毁脊髓。脊髓破坏完全的标志是：下颌呼吸运动消失，反射消失，四肢松软。（2）剪除躯干上部和内脏，去皮，制备下肢标本： 用粗剪刀在骶髂关节前1厘米处剪断
5、脊柱，握住蟾蜍下肢，沿躯干两侧（避开坐骨神经）剪开腹壁。此时躯干上部及内脏即全部下垂。剪除全部躯干及内脏组织。剪去肛周皮肤；用圆头镊子夹住脊柱，注意不要碰到坐骨神经，捏住皮肤边缘，逐步向下牵拉剥离皮肤。将全部皮肤剥除后，把标本置于培养皿中，然后倒入任氏液浸泡着。（3）然后洗净双手和用过的全部手术器械。（4 ）分离两腿： 避开坐骨神经，用粗剪刀从背侧剪去骶骨，然后沿中线将脊柱剪成左右两半，再从耻骨联合中央剪开，将已分离的标本浸入培养皿中,然后倒入任氏液浸泡。（5） 取出一下肢，用蛙钉固定于蛙板上，固定时要注意，坐骨神经和腓肠肌朝上。先用玻璃分针沿脊柱侧游离坐骨神经腹腔部，然后循股二头肌和半膜肌之
6、间的坐骨神经沟，纵向分离暴露坐骨神经之大腿部分直至腘窝，在分离过程中，用镊子夹住连有坐骨神经的脊椎骨，将神经搭于腓肠肌上，用剪子将膝关节周围的大腿肌肉剪除，将膝关节上方的股骨刮干净，暴露其股骨，于膝关节上1cm处用粗剪刀剪断，保留部分就是坐骨神经小腿标本。，但要注意不要用金属器械碰触神经，也不要对神经过度牵拉。实验期间应不断滴加任氏液使神经保持湿润。(6 )用玻璃分针游离腓肠肌，并在下面穿线，在跟腱处打结。在结扎线的下方剪断跟腱，在膝关节处把除腓肠肌外的小腿其他部分剪除。注意保持完整的腓肠肌。(7)用棉线在靠近脊柱的位置结扎坐骨神经，并在结扎线的上方剪断神经，用眼科剪剪断坐骨神经的全部分支。从
7、腘窝处开始剪掉大腿所有的肉，尽量把股骨刮干净，在膝关节上至少1cm处剪去上段股骨。（8)检查标本的兴奋性： 用经任氏液湿润的锌铜弓短暂接触坐骨神经，若标本的兴奋性良好，此时肌肉则发生明显而灵敏的收缩，即可将标本放入盛有任氏液的培养皿中，以备做实验之用（若无锌铜弓也可用中等强度单个电脉冲剌激检查标本的兴奋性）。2. 实验装置与仪器连接：1.将标本股骨残端固定在肌槽上的小孔内。2.将结扎腓肠肌肌腱的棉线与张力换能器连接，调节棉线的松紧，要与桌面垂直。3.将神经置于肌槽的刺激电极上，用任氏剂保持标本湿润。4.刺激电极插入微机上的刺激输入孔。5.（1）连结实验装置线路： 将张力换能器固定在铁支架上肌动
8、器的上方，将腓肠肌腱上的结扎线与换能器输入端的弹片连接，此连线不宜太紧或太松，并与地面垂直。坐骨神经置于肌动器剌激电极上，接线柱的引线与MedLab生物信号采集处理系统的剌激“输出”相连。（3）仪器操作：启动MedLab生物信号采集处理系统,点击菜单“实验/常用生理学实验”，选择相应的实验名，调用已设置好仪器参数的文件，开始采样观察打开电脑，进入生物信号采集处理系统，在菜单栏选择“实验项目”-“神经肌肉”-“刺激强度与反应的关系实验模块”点击开始，调节刺激参数，使频率自动逐渐递增，频率间隔为3HZ;延时为4s.连续记录不同频率时的肌肉收缩曲线。6.先给神经一个最小单刺激后，观察肌肉是否收缩，如
9、果没有收缩就渐加刺激强度，直到肌肉开始收缩，不断增加刺激强度，观察肌肉收缩和刺激强度的关系，找到最适刺激强度。7把刺激强度调节到最适刺激强度，调节刺激频率，观察刺激频率对骨骼肌收缩的影响，并找到发生不完全强直收缩的最小刺激频率和发生完全强直收缩的最小刺激频率。8.分别记录波形图，打印。【实验结果】1具有正常兴奋收缩功能的蟾蜍坐骨神经腓肠肌标本制备成功2不同频率刺激对肌肉收缩的影响：频率间隔为3HZ，延时为2s，强度0.08v，延时20，宽波5时的张力变化（见图）可见单收缩 不完全强直收缩 完全强直收缩3不同强度刺激对肌肉收缩的影响：强度增量为0.005HZ，延时为2s，强度为0.04v，延时2
10、0，可见强度到达0.08V时，肌肉收缩到达最大值。【讨论】1阈下刺激，则不引起肌肉发生收缩反应。当刺激强度逐渐增强时，可引起少数肌纤维发生收缩反应，这种最小收缩反应的有效强度为阈强度也叫最小刺激强度。随着刺激强度的加大，参加收缩反应的肌纤维数量增多，收缩力量也加大，此时的刺激为阈上刺激。但是当阈上刺激强度增加到某一值时，再继续增强刺激强度，肌肉收缩反应不再继续增加。引起肌肉最大收缩的最小刺激强度称为最适刺激强度。实验表明028V是最适刺激强度。一个阈上强度的刺激，发生一次动作电位，随后出现一次收缩和舒张，称为单收缩；单收缩的过程可分为3个时期：潜伏期、收缩期和舒张期。两个相同强度的阈上刺激，相
11、继作用与神经肌肉标本，如果刺激间隔大于单收缩的时程，肌肉则出现两个分离的单收缩；当同等强度的连续阈上刺激作用与标本时，则出现多个收缩反应的叠加，此为强直收缩（因为钙离子在下一个刺激来之前，不能回到终末池，所以肌肉还处于收缩状态）。当后一收缩发生在前一收缩的舒张期时，称为不完全强直收缩（少部分钙离子回到了终末池，刺激到来时，少量钙离子释放，肌肉能收缩）；后一收缩发生在前一收缩的收缩期时，各自的收缩则完全融合，肌肉出现持续的收缩状态，此为完全强直收缩（时间过于短暂，钙离子始终处于肌浆中，没回到肌浆网）。产生不同类型的收缩主要是由于随着频率的增加，刺激落在舒张期结束前（或前一次收缩期内）又开始产生收
12、缩，发生单收缩的复合。当肌肉接受一连串彼此间隔时间很短的连续兴奋冲动时，肌肉因这种成串刺激而发生的持续性缩短状态，称强直收缩。在给肌肉以适当频率的重复刺激，即强直刺激时，由于单收缩相继累加，表现出大的持续性收缩状态。刺激频率低，收缩曲线呈锯齿状，是不完全强直收缩；如果频率增高，收缩增加，而曲线变得光滑，成为完全强直收缩。完全强直收缩时，收缩力慢慢地变小，即图像的高度变小，这是由于肌肉中的能量消耗，收缩力减弱，要休息一会儿才能恢复。【结论】1、具有正常兴奋收缩功能的蟾蜍坐骨神经腓肠肌标本制备成功。2、连续刺激蟾蜍坐骨神经，随着频率的递增，逐渐出现单收缩-不完全强直收缩-完全强直收缩的变化。3、若刺激频率较小，两次刺激间隔时间大于一次肌肉收缩和舒张所持续的时间（即单收缩）时，肌肉收缩表现为一连串的单收缩；若增大刺激频率，使两次刺激间隔时间大于一次肌肉收缩的收缩期时间，而小于单收缩时，肌肉呈现不完全强直收缩；若继续增加刺激频率，使两次刺激间隔时间小于一次肌肉收缩的收缩期时间，肌肉则表现出完全强直收缩。4、连续刺激蟾蜍坐骨神经，随着强度的递增，收缩逐渐增强，后到一定强度后，肌肉收缩到达最大值。【参考文献】 陆源 林国华 杨午鸣 主编。机能学实验教程。第2版。北京：科学出版社，2010年
