频率对骨骼肌收缩的影响

【实验目的】

1．观察刺激强度的变化对骨骼肌收缩张力的影响。

2．理解阈刺激、阈上刺激和最大刺激的概念。

【实验原理】

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－收缩偶联使肌纤维中粗、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，而且还与刺激频率有关。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。

【实验对象】

蟾蜍或蛙。

【实验用品】

任氏液，生物信号采集系统，计算机，蛙类手术器械，肌槽，张力换能器，铁支架，双凹夹等。

【实验步骤】

1．制备坐骨神经－腓肠肌标本，方法同基础性实验1。

2．连接实验仪器装置

（1）固定标本：将肌动器固定于铁支架上，张力换能器固定在肌动器的正上方，将坐骨神经置于肌动器的刺激电极上，股骨断端固定于肌动器的小孔内，再将腓肠肌跟腱上的结扎线与张力换能器的应变片相连；调整张力换能器与肌动器的距离，保持连线的垂直和适宜的紧张度。

（2）仪器连接：张力换能器与计算机生物信号采集处理系统输入通道相连；系统的刺激输出与肌动器上的刺激电极相连。

3．定制实验，记录肌肉收缩曲线

（1）打开计算机，启动生物信号采集处理系统，点击菜单“实验模块”，按计算机提示逐步进入“骨骼肌收缩活动”的实验项目。设置生物实验处理系统适当的实验参数。

（2）记录肌肉收缩曲线，观察肌肉收缩的强度与兴奋性。

【观察项目】

1．改变刺激强度，记录肌肉收缩张力曲线。

（1）阈刺激：根据设置的刺激参数，逐次增大刺激强度，刚能引起腓肠肌收缩的刺激强度为阈强度，该刺激为阈刺激。

（2）最大刺激：刺激强度逐步增大，可记录到收缩曲线逐步升高的曲线图，直到最后收缩曲线的幅度不再随刺激强度的增加而增加，即为最大收缩，达到最大收缩的最小刺激强度的刺激，即为最大刺激。

2．改变刺激频率，记录肌肉收缩张力曲线如图2－3。

图2－3　刺激强度、频率对骨骼肌收缩的影响

（1）单收缩：用阈上刺激作用于坐骨神经，刺激频率较低时，描记出连接的单收缩曲线。

（2）不完全强直收缩：随着刺激频率的增加，描记出锯齿状的不完全强直收缩。

（3）完全强直收缩：继续逐次增加刺激频率，描记出平滑的完全强直收缩曲线。

【注意事项】

1．每次刺激后要休息一段时间（0．5～1min），以防标本疲劳。

2．经常滴加任氏液湿润标本，以保持良好的兴奋性。

【思考题】

刺激强度与骨骼肌收缩幅度之间的关系如何？为什么？

（刘海云）