實驗名稱：坐骨神經(jīng)腓腸肌標(biāo)本制備& &

　不同強度和頻率的刺激對肌肉收縮的影響

　一、實驗?zāi)康?①掌握基本手術(shù)器械的使用方法，學(xué)習(xí)制備具有正常興奮收縮功能的蛙類坐骨神經(jīng)腓腸肌標(biāo)本的基本操作技術(shù)。

　②學(xué)習(xí)神經(jīng)-肌肉實驗的電刺激方法及肌肉收縮的記錄方法。

　③觀察刺激強度與肌肉收縮反應(yīng)的關(guān)系。

　④觀察不同頻率的閾上刺激引起肌肉收縮形式的改變及關(guān)系。

　二、實驗摘要

　肌肉組織的興奮主要表現(xiàn)為收縮活動。一個刺激是否能使組織發(fā)生興奮，不僅與刺激形式有關(guān)，還與刺激時間、刺激強度有關(guān)。用方形電脈沖刺激組織，在一定的刺激時間（波寬）下，剛能引起組織發(fā)生興奮的刺激稱為閾刺激，所達(dá)到的刺激強度稱為閾強度；能引起組織最大興奮的最小刺激，稱為最大刺激，相應(yīng)的刺激強度叫最大刺激強度；界于閾刺激和最大刺激間的刺激稱為閾上刺激，相應(yīng)的刺激強度稱為閾上刺激強度。

　肌肉收縮的形式，不僅與刺激本身有關(guān)，而且還與刺激頻率相關(guān)。若刺激頻率較小，使刺激間隔大于一次肌肉收縮舒張的持續(xù)時間，則肌肉收縮表現(xiàn)為一連串的單收縮；增大刺激頻率，使刺激間隔大于一次肌肉收縮舒張的時間、小于一次肌肉收縮舒張的持續(xù)時間，則肌肉產(chǎn)生不完全強直收縮；繼續(xù)增加刺激頻率，使刺激間隔小于一次肌肉收縮的收縮時間，則肌肉產(chǎn)生完全強直收縮。

　三、材料與方法 （1）材料：培養(yǎng)牛蛙、任氏液、常用手術(shù)器械、粗剪刀、蛙板、蛙釘、鋅銅弓、培養(yǎng)皿、滴管、棉線、張力換能器、雙凹夾、三角支架、保護(hù)電極、一維位移微調(diào)器、RM6240C 型多道生理信號采集處理系統(tǒng) （2）方法：

　1、坐骨神經(jīng)腓腸肌標(biāo)本制備 ①材料：牛蛙、常用手術(shù)器械、玻璃板、鋅銅弓、培養(yǎng)皿、滴管、任氏液、粗剪刀、蛙板、蛙釘、粗棉線 ②方法：使用毀髓針將牛蛙進(jìn)行雙毀髓，用手術(shù)器械剝離后肢標(biāo)本，依次分離兩后肢，坐骨

　神經(jīng)，股骨頭，游離腓腸肌后使用鋅銅弓進(jìn)行檢驗，獲得具有正常興奮收縮功能的腓腸肌標(biāo)本。

　2、不同強度和頻率的刺激對肌肉收縮的影響 ①材料：蛙、任氏液、常用手術(shù)器械、粗剪刀、蛙板、蛙釘、棉線、大頭針、張力換能器、雙凹夾、三角支架、保護(hù)電極、一維位移微調(diào)器、RM6240 型多道生理信號采集處理系統(tǒng) ②方法：啟動電腦與 RM6240 型系統(tǒng)軟件，設(shè)置儀器參數(shù)與時間參數(shù)（儀器參數(shù)：通道模式為張力，采樣頻率 400hz-1khz，掃描速度 1s/div，靈敏度 10-30g，時間參數(shù)：放大倍數(shù)100-200，耦合方式為 DC，上限頻率 10HZ，采樣間隔：1-5ms）。將腓腸肌跟腱的扎線固定在張力換能器的懸臂梁上，調(diào)節(jié)微距調(diào)節(jié)器（前負(fù)荷：1.5g），把刺激電極放在刺激電極上，保持接觸良好。改變刺激強度與刺激頻率（刺激強度實驗：刺激方式單次，刺激波寬 0.1ms，刺激強度從 0.1v 逐漸增大，強度增量 0.05v，連續(xù)記錄肌肉收縮曲線，記錄閾刺激和最大刺激值，測量每一刺激強度所對應(yīng)的肌肉收縮張力；測量最大刺激時肌肉的收縮期和舒張期的時間。刺激頻率實驗：采用連續(xù)單刺激，自動頻率方式，起始頻率 1hz，結(jié)束頻率 30hz，步長 1hz，組間延時大于 5s，連續(xù)記錄不同頻率時的肌肉收縮曲線，觀察不同頻率時的肌肉收縮形態(tài)和張力變化，觀察測量各刺激頻率所對應(yīng)的肌肉收縮的最大張力），觀察并記錄其對骨骼肌收縮的影響。

　四、實驗結(jié)果 （1）坐骨神經(jīng)腓腸肌標(biāo)本制備

　 在實驗中，雙毀髓后的牛蛙四肢癱軟，雙腿下垂不再進(jìn)行收縮。解剖后，可看見牛蛙心

　臟仍在收縮跳動，并能觀察到胃、肝、兩側(cè)的腎、大小腸、肺部等器官。游離腓腸肌后，用鋅銅弓檢驗坐骨神經(jīng)的正常興奮收縮功能，當(dāng)蘸有液體的鋅銅弓接觸坐骨神經(jīng)時，能明顯引起腓腸肌收縮舒張。

　（2）刺激頻率對骨骼肌的收縮的影響 ①實驗截圖：

　 ②實驗數(shù)據(jù)：

　實驗項目

　收縮形態(tài)

　 張力變化

　 收縮最大張力

　刺激頻率（Hz）

　1 收縮 2.63±0.61 3.24 2 不收縮 2.65±0.7 3.35 3 收縮 2.67±1.01 3.68 4 收縮 2.7±1.44 4.14 5 收縮 2.74±1.73 4.47 6 收縮 2.78±1.89 4.67 7 收縮 2.83±1.88 4.71 8 收縮 2.89±1.85 4.74 9 收縮 2.93±1.96 4.89 10 收縮 2.98±1.98 4.96 11 收縮 3.02±2.04 5.06 12 收縮 3.06±2.09 5.15 13 收縮 3.09±2.19 5.28 14 收縮 3.14±2.26 5.4 15 收縮 3.18±2.39 5.57 16 收縮 3.24±2.48 5.72 17 收縮 3.28±2.51 5.79 18 收縮 3.31±2.46 5.77 19 收縮 3.32±2.45 5.77

　20 收縮 3.35±2.44 5.79 21 收縮 3.39±2.51 5.9 22 收縮 3.45±2.56 6.01 23 收縮 3.51±2.65 6.16 24 收縮 3.61±2.71 6.32 25 收縮 3.68±2.93 6.61 26 收縮 3.83±3.06 6.89 27 收縮 3.9±3.17 7.07 28 收縮 3.99±3.23 7.22 29 收縮 4.98±2.22 7.2 繪制折線圖可得：

　刺激頻率與骨骼肌張力平均值變化關(guān)系01234561 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29刺激頻率張力大小系列1

　根據(jù)圖表，我們可知折線圖總體平緩，呈上升趨勢，且上升幅度小。即刺激頻率逐漸提高時，張力大小隨之增大，且增幅小。在刺激頻率較小與較大時，增加相同量的刺激頻率，所引起的張力增大值相近。

　（3）刺激強度對骨骼肌收縮的影響 ①實驗截圖：

　②實驗數(shù)據(jù)：

　實驗項目 收縮幅度（g）

　收縮期時間（s）

　舒張期時間（s）

　刺激強度（V）

　0.2 0.044 — — 0.3 0.029 — — 0.4 0.059 — — 0.5 0.264 — — 0.6 0.476 — — 0.7 0.447 — — 0.8 0.447 — — 0.9 0.44 — — 1 0.462 — — 1.1 0.498 — — 1.2 0.469 — — 1.3 0.513 — — 1.4 0.447 — — 1.5 0.418 — — 1.6 0.528 0.05 0.2

　繪制折線圖得：

　不同刺激強度對骨骼肌收縮的影響00.10.20.30.40.50.61 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16刺激強度（0.1V）收縮幅度（g）系列1

　根據(jù)圖像，我們可知當(dāng)刺激強度逐漸增大時，收縮幅度先是跳躍性增大，其后保持一定波動，到達(dá)某個最大值開始逐漸下降。

　五、討論 1、坐骨神經(jīng)-腓腸肌標(biāo)本在受到電刺激時是否表現(xiàn)“全或無”的特性，為什么？ 答：

　首先，“全或無現(xiàn)象”所描述的是“細(xì)胞要產(chǎn)生動作電位，刺激強度和刺激持續(xù)時間必須達(dá)到一定的閾值。任何性質(zhì)的刺激一旦刺激強度達(dá)到了閾值，動作電位就會立刻產(chǎn)生，刺激強度和刺激持續(xù)時間低于閾值不產(chǎn)生動作電位（無），動作電位一旦發(fā)生，其幅值達(dá)到最大（全）”。——摘自《人體生理學(xué)》（第三版）

　我認(rèn)為，在刺激強度-收縮幅度實驗中某種程度上存在“全或無”現(xiàn)象，在刺激頻率-收縮幅度實驗中則并不存在該現(xiàn)象。

　上圖為刺激頻率-收縮幅度的整體數(shù)據(jù)圖像，可知在 0.1-3V 的范圍內(nèi)，收縮幅度緩慢且不斷上升，不存在收縮幅度“立刻產(chǎn)生”且“一旦發(fā)生幅值達(dá)到最大”的現(xiàn)象。

　 上圖為刺激強度-收縮幅度實驗的整體數(shù)據(jù)圖像，可知強度在達(dá)到某個閾限后，顯著且穩(wěn)定地產(chǎn)生了收縮幅度，并在測量中獲得了一系列相對近似的收縮幅度。整體符合“全或無”特性。同時，開始階段產(chǎn)生的少量較弱收縮幅度，及各個測得幅度之間的差異，也表示了此實驗只是在一定程度上接近“全或無”特性。

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