【目的】 观察刺激强度、频率改变对骨骼肌收缩的影响,分析刺激强度、频率与骨骼肌收缩张力的关系。加强实验小组成员间的分工合作。
【原理】 神经、肌肉组织均属于可兴奋组织,有较大的兴奋性。神经组织的兴奋表现为动作电位,肌肉的兴奋表现为肌肉的机械收缩。组织接受刺激后是否可产生兴奋与刺激强度相关,在一定刺激时间下,能引起组织兴奋的最小刺激强度称为阈强度,能引起组织产生最大兴奋的最小刺激强度称为最大刺激强度。
肌肉的收缩形式还与刺激频率有关,当刺激频率较低,刺激间隔大于一次肌肉收缩舒张的持续时间,肌肉收缩表现为一串单收缩,增大刺激频率,使刺激间隔大于肌肉收缩时间、小于收缩舒张持续的时间,则肌肉产生不完全强直收缩,如刺激间隔进一步缩短至小于肌肉收缩时间,则肌肉产生完全强直收缩。
【材料】 蟾蜍或蛙;蛙板,玻璃棒,探针,粗剪刀,细剪刀,尖镊子,玻璃分针,大头针,任氏液,铁支架,张力换能器,瓷碗,培养皿,计算机生物信号采集处理仪。
【方法】
1.制备蟾蜍或蛙坐骨神经-腓肠肌标本。
2.连接实验装置。将标本的股骨固定于肌动器内,坐骨神经搭在刺激电极上。刺激器输出电极连接到肌动器的刺激电极。将腓肠肌跟腱的扎线固定在张力换能器的悬臂梁上,此连线应与桌面垂直(图4-9),调整连线至合适张力。
图4-9 连接实验装置
3.启动RM6240或MedLab系统软件,进入系统操作界面。
(1)RM6240系统:点击“实验”菜单,选择本项目。此时参数设置为:张力记录模式,采样频率为400Hz,扫描速度为1s/div,灵敏度为10~30g,时间常数为直流,滤波频率100Hz。刺激方式:单次(或自动强度递增),刺激幅度0.1~3.0V可调。
(2)MedLab系统:点击“实验”菜单,选择“常用生理学实验/刺激强度对骨骼肌收缩的影响”。仪器参数:放大倍数100~200,下限频率DC,上限频率10Hz,采样间隔1~5ms,刺激方式为单刺激(或自动强度递增),刺激强度:0.1~3V可调。
启动系统开始记录。
【观察项目】
1.刺激强度对骨骼肌收缩的影响
(1)点击“刺激”按钮,并逐渐增大刺激强度,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也相应增强(即生物信号采集处理系统上记录的曲线是否相应增高)。
(2)继续增加刺激强度,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(图4-10)。如采用自动阈强度测定方法,设定起始强度0.1V,结束强度2.5V,步长0.1V。
2.刺激频率对骨骼肌收缩的影响
(1)选用最大刺激强度,采用自动频率方式,起始频率1Hz,结束频率30Hz,步长1Hz,刺激持续时间1s。
(2)刺激频率按1、2、3、4、5、10、15、20、25、30Hz逐渐增加,分别记录不同频率时的肌肉收缩曲线,观察刺激频率、肌肉收缩形式、张力之间的关系(图4-11)。
【注意事项】
1.做肌肉最大收缩测试时,刺激强度不宜太大,否则会损伤神经。
2.在肌肉收缩后,应让肌肉休息一定时间再行下一次刺激,特别是在观察刺激频率的影响时。
图4-10 RM6240系统刺激强度对肌肉收缩的影响实验界面
图4-11 RM6240系统刺激频率对肌肉收缩的影响实验界面
3.调整换能器与标本连线的张力至合适,在实验过程中不再调整。
思考题
1.为什么在一定范围内肌肉的收缩会随着刺激强度的增加而增强?
2.连续电刺激后,坐骨神经-腓肠肌标本会不会出现疲劳现象,为什么?
3.为什么刺激频率不同,肌肉会出现单收缩、不完全强直收缩及完全强直收缩几种不同的收缩形式?
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