刺激强度、频率对骨骼肌收缩的影响

实验1 刺激强度、频率对骨骼肌收缩的影响

【目的】

本实验在保持刺激时间恒定的条件下，逐步增加或减小对蟾蜍坐骨神经的刺激强度(脉冲振幅)和改变电脉冲刺激频率，观察记录腓肠肌收缩收缩张力，分析探讨刺激强度和刺激频率与骨骼肌收缩张力的关系。学习微机生物信号采集处理系统的使用。

【原理】

肌肉、神经和腺体组织称为可兴奋组织，它们有较大的兴奋性。不同组织、细胞的兴奋表现各不相同，神经组织的兴奋表现为动作电位，肌肉组织的兴奋主要表现为收缩活动。因此，观察肌肉是否收缩可以判断它是否产生了兴奋。一个刺激是否能使组织发生兴奋，不仅与刺激形式有关，还与刺激时间、刺激强度、强度-时间变化率三要素有关，用方形电脉冲刺激组织，则组织兴奋只与刺激强度、刺激时间有关。用方形电脉冲刺激组织，在一定的刺激时间(波宽)下，刚能引起组织发生兴奋的刺激称为阈刺激，所达到的刺激强度称为阈强度，能引起组织发生最大兴奋的最小刺激，称为最大刺激，相应的刺激强度叫最大刺激强度；界于阈刺激和最大刺激间的刺激称阈上刺激，相应的刺激强度称阈上刺激强度。

刺激神经使神经细胞产生兴奋，兴奋沿神经纤维传导，通过神经肌接头的化学传递，使肌肉终板膜上产生终板电位，终板电位可引起肌肉产生兴奋(即动作电位)，传遍整个肌纤维，再通过兴奋-收缩耦联使肌纤维中粗、细肌丝产生相对滑动，宏观上表现为肌肉收缩。肌肉收缩的形式，不仅与刺激本身有关，而旦还与刺激频率有关。当刺激频率较小，使刺激间隔大于一次肌肉收缩舒张的持续时间，则肌肉收缩表现为一连串的单收缩；增大刺激频率，使刺激间隔大于一次肌肉收缩的收缩时间、小于一次肌肉收缩舒张的持续时间，则肌肉产生不完全强直收缩；继续增加刺激频率，使刺激间隔小于一次肌肉收缩的收缩时间，则肌肉产生完全强直收缩。

【预习】

1． 仪器 设备知识 参见 RM6240微机生物信号采集处理系统介绍。

2．实验理论 实验动物知识参见第三章第一节 生理科学实验常用实验动物的种类；第四章第一节 动物实验的基本操作；统计学知识参见第五章第四节常用统计指标和方法；生理学教材中兴奋性、兴奋的概念，神经肌接头化学传递的机制，骨肌的收缩原理和肌肉收缩的外部表现和力学分析。检索全文数据库中的相关研究论文，检索方法参见第五章第五节。

3．预绘制实验原始数据记录表格和统计表格。

4．预测结果 预测刺激强度和刺激频率对骨骼肌收缩形式及收缩张力影响。

【材料】

蟾蜍或蛙，任氏液，张力换能器，微机生物信号采集处理系统。 　

【方法】

1．实验系统连接和参数设置

换能器的输出端与生物信号采集处理系统的输入通道相连。启动RM6240或PcLab（MedLab）系统软件，进入系统软件窗口，设置 仪器 参数：

（1） RM6240系统：点击“实验”菜单，选择生理科学实验菜单中的“刺激强度对骨骼肌收缩的影响” 或“刺激频率对骨骼肌收缩的影响”项目。系统进入信号记录状态。仪器参数：通道模式 张力，采样频率 400Hz~1KHz，扫描速度 1s/div，灵敏度 10~30g，时间常数 直流，滤波频率 100Hz。

2．蟾蜍坐骨神经腓肠肌在体标本制备

（1）毁脑脊髓。

（2）剥去一侧下肢自大腿根部起的全部皮肤，然后将标本俯卧位固定于蛙板上。

（3）在大腿背内侧的股二头肌与半膜肌之间，纵向分离坐骨神经至腘窝处，并在神经下穿线备用。然后分离腓肠肌的跟腱，穿线结扎，并连同扎线将跟腱剪下，一直将腓肠肌分离至膝关节。在膝关节旁钉一大头针，折弯压住膝关节，至此在体标本制备完成。

（4）将腓肠肌跟腱的扎线固定在张力换能器悬臂梁上，不宜太紧，此连线应与桌面垂直，调节微距调节器，将前负荷调至2~5g。

（5）把穿好线的坐骨神经轻轻提起，放在刺激电极上，应保证神经与刺激电极接触良好。

【观察项目】

1．逐渐增大刺激强度，找出刚能引起肌肉出现微小收缩的刺激强度(阈强度)。继续增强刺激强度，观察肌肉收缩反应是否相应增大。

2．继续增强刺激强度，直至肌肉收缩曲线不能继续升高为止。找出刚能引起肌肉出现最大收缩的最小刺激强度，即最大刺激强度。

3．用1.5V刺激强度，使刺激频率逐渐增加，记录不同频率时的肌肉收缩曲线，观察不同频率时的肌肉收缩变化。

【实验报告】

1．题目。

2．署名 作者和合作者姓名及单位。

3．结构式摘要（目的，方法，结果，结论）。

4．材料和方法 主要实验材料，在体或离体蟾蜍坐骨神经－腓肠肌标本制备方法简要，仪器装置连接和仪器参数。

5．观察项目 实验观察项目及观察指标，数据用`x±s表示，统计方法。

6．结果 列刺激强度与肌肉收缩张力、刺激频率与肌肉张力和肌肉收缩时间与舒张时间原始数据表格，对数据进行统计和显著性检验。标注刺激强度与肌肉收缩曲线记录图，绘制刺激强度与肌肉收缩张力曲线。标注刺激频率与肌肉收缩曲线记录图，绘制刺激频率与肌肉收缩张力曲线。用文字和数据逐一描述实验结果。

7．讨论 对实验结果进行分析推理。

8．参考文献。