蟾蜍骨骼肌興奮收縮試驗(yàn)試驗(yàn)報(bào)告

1、生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)1:蟾除骨骼肌興奮收縮實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)組成員：劉謹(jǐn)、楊瑩瑩、張敏霞浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)（七年制）1008班【摘要】實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)使用RM6240多道生理信號(hào)采集處理系統(tǒng)和換能器的使用。掌 握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)本基本操作技術(shù)。觀察不同刺激強(qiáng) 度、頻率對(duì)肌肉收縮的影響。觀察神經(jīng)-肌肉接頭興奮傳遞和骨骼肌興奮的電變化與收縮之 間的時(shí)間關(guān)系及其各自特點(diǎn)?！娟P(guān)鍵詞】神經(jīng)-肌肉、刺激強(qiáng)度、頻率、電位變化、張力變化【實(shí)驗(yàn)原理】蛙類的某些基本生命活動(dòng)和生理功能與哺乳類動(dòng)物有相似之處，而且其離 體組織的生活條件比較簡(jiǎn)單，易于控制和掌握。因此，蛙或蟾蛛的坐骨神經(jīng)-腓腸肌

2、標(biāo)本常 被用來(lái)觀察神經(jīng)-肌肉的興奮性、刺激與反應(yīng)的規(guī)律及肌肉收縮特點(diǎn)等實(shí)驗(yàn)。肌肉組織的興 布主要表現(xiàn)為收縮活動(dòng)，一個(gè)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(shí) 間、強(qiáng)度、強(qiáng)度-時(shí)間變化三要素有關(guān)，若用方形電脈沖刺激則組織興布只與刺激強(qiáng)度、時(shí) 間有關(guān)，終板電位可引起肌肉產(chǎn)生興布在宏觀上表現(xiàn)為肌肉收縮。肌肉的收縮形式不僅與刺 激本身有關(guān)而且還與刺激頻率有關(guān)。若刺激頻率較小，則表現(xiàn)為單收縮，逐漸增大刺激頻率 則變現(xiàn)為不完全強(qiáng)直收縮，繼續(xù)增強(qiáng)則表現(xiàn)為完全強(qiáng)直收縮。【實(shí)驗(yàn)步驟】.實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：蟾蛛實(shí)驗(yàn)試劑：任氏液，甘油高滲任氏液13實(shí)驗(yàn)器材：一維微調(diào)器，BB-3G屏蔽盒，針形引導(dǎo)電極，張

3、力換能器，RM6240多 道生理信號(hào)采集處理系統(tǒng).實(shí)驗(yàn)方法蠟妹坐骨神經(jīng)神經(jīng)-肌肉標(biāo)本的制作取蠟蛛一只常規(guī)方法毀腦脊髓，剪斷脊柱并且剪除蟾蛛軀干上部以及內(nèi)臟，避開(kāi)神 經(jīng)剝除蟾蛛的皮膚，于任試液中清洗，剪除舐骨分離坐骨神經(jīng)于坐骨神經(jīng)根部結(jié)扎，將 標(biāo)本固定于木板上，分離大腿部坐骨神經(jīng)，直至分離至胭窩脛神經(jīng)分叉處。然后剪斷股 二頭肌腱、半腱肌和半膜肌肌腱，并繞至前方剪斷股四頭肌腱。用剪刀刮除股骨上的肌肉，在距膝關(guān)節(jié)約1cm處剪斷股骨。在腓腸肌肌腱處結(jié)扎然后剪斷分離出坐骨神經(jīng)-腓腸肌，并置于任試液中待用。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)連接和參數(shù)設(shè)置張力換能器輸入RM6240系統(tǒng)第一通道，刺激輸出接標(biāo)本盒刺激電極。開(kāi)啟計(jì)算機(jī)

4、和RM6240多道生理信號(hào)采集處理系統(tǒng)的電源。啟動(dòng)RM6240多道生理信號(hào)采集處理系 統(tǒng)軟件，在其窗口點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)”菜單那，選擇“刺激強(qiáng)度（或頻率）對(duì)骨骼肌收縮的影 響”項(xiàng)。儀器參數(shù)：第1通道模式為張力。采集頻率400HzSkHz,掃描速度ls/div,靈 敏度1030g,時(shí)間常數(shù)為直流,濾過(guò)頻率100Hz。在“選擇”下拉菜單中選擇“強(qiáng)度/ 頻率”項(xiàng)，顯示刺激參數(shù)。23實(shí)驗(yàn)裝置連接將離體的坐骨神經(jīng)腓腸肌標(biāo)本的股骨插入標(biāo)本盒的固定孔中，旋轉(zhuǎn)固定螺釘固定標(biāo) 本，腓腸肌的跟腱結(jié)扎線系于張力換能器的懸臂梁上。坐骨神經(jīng)放在刺激電極上，保持 神經(jīng)與電極接觸良好。調(diào)節(jié)一維微調(diào)器，將前負(fù)荷調(diào)至2g。實(shí)驗(yàn)觀察項(xiàng)目

5、毀腦脊髓前后蟾蛛四肢肌張力的變化。用鋅銅弓分別刺激坐骨神經(jīng)和腓腸肌，觀 察肌肉的反應(yīng)。刺激強(qiáng)度對(duì)骨骼肌收縮的影響刺激方式：?jiǎn)未危碳げ▽挘?.1ms。電極記錄窗 II的記錄按鈕，開(kāi)始記錄，按刺激器的“刺激”按鈕，刺激強(qiáng)度從0.1V逐漸增大，強(qiáng) 度增量為0.05V,連續(xù)記錄肌肉收縮曲線。記錄閾刺激與閾刺激時(shí)的張力和最大刺激與 最大刺激是的張力。2.43刺激頻率對(duì)骨骼肌收縮的影響將刺激強(qiáng)度設(shè)置為最大刺激強(qiáng)度，波寬：0.1ms。 刺激模式為頻率遞增方式，起始頻率1Hz,步長(zhǎng)為1Hz,組間延時(shí)大于10s,連續(xù)記錄 不同頻率是的收縮曲線，觀察不同刺激頻率時(shí)的肌肉收縮張力變化。2.43同步記錄神經(jīng)干動(dòng)作電

6、位、骨骼肌動(dòng)作電位、肌肉收縮曲線。通道1記錄肌張力、 通道2記錄肌膜電位、通道3記錄神經(jīng)干電位。刺激模式為雙刺激，刺激強(qiáng)度為最大刺 激強(qiáng)度，刺激波寬為0.1ms,同步出發(fā)。針形引導(dǎo)電極插入腓腸肌并固定。觀察記錄刺 激間隔0.5、2、10ms情況下神經(jīng)干動(dòng)作電位、肌膜電位波形和腓腸肌的收縮曲線。2.4.4觀察甘油高滲任試液處理肌肉后的肌肉動(dòng)作電位和收縮用浸潤(rùn)20%30%甘油 高滲任試液的棉花包裹腓腸肌，每隔30s用單刺激標(biāo)本一次。記錄出現(xiàn)有動(dòng)作電位無(wú)腓 腸肌收縮的時(shí)間。2.5統(tǒng)計(jì)方法 結(jié)果以X土S表示，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用Students t-test方法?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果】蟾蛛坐骨神經(jīng)干閾刺激是0. 54

7、00.211V,此時(shí)的收縮張力為1. 4370.828g,最大刺 激為0.9990.409V,此時(shí)的收縮張力為11. 1625.797g。閾強(qiáng)度刺激時(shí)的肌肉收縮力 L 4370.828g顯著低于最大刺激強(qiáng)度刺激時(shí)的肌肉收縮力11. 1625.797g,兩者有顯 性差異（p=0. 00020. 05）.表1不同刺激強(qiáng)度刺激坐骨神經(jīng)對(duì)蟾蛛腓腸肌收縮張力的影響樣本閾刺激最大刺激強(qiáng)度（V）收縮張力（g）強(qiáng)度（V）收縮張力（g）10.4001.8000.70010.49020.6500.5001.25024.23030.5001.4471.55011.43340.5503.1800.8001637050

8、.5501.8321.35013320603501.4500.6505.80070.4001.9200.700932080.2500.8000.3408.70090.8501.1101.4507.900100.90003301.2004.053xs0.540+0.2111.4370.8280.999+0.40911.1625.797刺激強(qiáng)度（U）與肌肉收縮張力（T）的關(guān)系：在閾刺激強(qiáng)度與最大刺激強(qiáng)度之間，腓腸肌的收縮力隨著刺激強(qiáng)度的增大而增大，刺 激強(qiáng)度大于最大刺激強(qiáng)度，腓腸肌的收縮力不再增大，見(jiàn)圖1。表2刺激強(qiáng)度與肌肉收縮張力之間關(guān)系刺激強(qiáng)度(V)0. 10.90. 951.01. 051.

9、 11. 151. 2收縮張力(g)000. 330. 6463.3732. 5633. 4633.3934. 053張 L 3直30號(hào)001Z4.5004.0003.5003.0002.5002.0001.5001.0000.5000.000系列2刺激強(qiáng)度/V圖1.刺激強(qiáng)度與收縮張力關(guān)系曲線3. 3不同頻率刺激刺激坐骨神經(jīng)對(duì)腓腸肌收縮張力的影響：刺激波寬0.1ms,最大刺激強(qiáng)度時(shí)，單收縮的刺激頻率為1Hz,不完全強(qiáng)直收縮的刺激頻率為5Hz、完全強(qiáng)直收縮的刺激頻率為20. 7Hz 。不完全強(qiáng)直最大收縮力18.4411.97(g)顯著高于單收縮的最大收縮力為10.46 5,81 (g) (p =

10、 0.0057 0.05 )和 完全強(qiáng)直最大收縮力九8240.91 (g)顯著高于單收縮的最大收縮力為之.465,81 (g)(p=0. 00020, 05)，見(jiàn)表 3表3不同刺激頻率刺激坐骨神經(jīng)對(duì)蟾蛛腓腸肌收縮張力的影響編號(hào)單收縮不完全強(qiáng)直收縮完全強(qiáng)直收縮頻率(Hz)張力(g)頻率(Hz)張力(g)頻率(Hz)張力(g)112. 8056. 6516.023. 052116. 00540. 0021.0101. 003114. 11518. 3223.0122. 014111. 55532. 0618. 0129. 155111. 36519. 2429. 085. 74615. 5057.

11、 1529. 058. 26717. 86510. 9720.029. 168122. 00531. 0015.0105. 02918. 4358. 9818. 075. 841014. 94510. 0718. 018. 50 xs1010. 465,815018. 4411.9720. 74.974. 8240.9134收縮張力與刺激頻率的關(guān)系：隨著頻率刺激的逐漸增大，腓腸肌的收縮力不斷增加，到完全強(qiáng)直收縮后，再增加刺激頻率，腓腸肌的收縮力增大趨緩，見(jiàn)圖2：表4刺激頻率與肌肉張力關(guān)系表刺激頻率(Hz)12345678910111213張力(g)4. 944. 957. 146. 7810.

12、 0710. 2611. 1711. 9112. 6415. 0214. 8411. 7213.37刺激頻率(Hz)14151617181920張力(g)14. 2915. 2117. 2218. 3218.5018. 5018. 45刺激頻率/Hz圖2.刺激頻率與收縮張力關(guān)系曲線5不同刺激波間隔對(duì)肌肉收縮的影響刺激波間隔為0.5, 2ms, 10ms時(shí)，腓腸肌的收縮張力如表3表3不同波間隔與肌肉收縮張力關(guān)系編號(hào)0. 5ms2ms10ms112.9718.5822.50211. 0111. 5622.4335. 245. 3518. 65424. 189. 0914. 03514. 8015.

13、5715.9062. 713. 777. 8471. 541. 857, 1386. 367. 027. 4091. 691. 766. 31xs8. 947.538. 285.9713. 586.666由于神經(jīng)干在前幾項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中受到損傷導(dǎo)致用甘油高滲任試液處理肌肉后的肌肉動(dòng) 作電位和收縮的實(shí)驗(yàn)失敗，未記錄到有動(dòng)作電位無(wú)腓腸肌收縮的時(shí)間?！居懻摗?鋅銅弓刺激神經(jīng)和肌肉時(shí)，腓腸肌的收縮反應(yīng)機(jī)理：通常將金屬浸入電解質(zhì)溶液中， 如Zn便溶解而成Zn離子。而在Zn的里面則形成負(fù)離子。Cu在溶液中則相反，金屬與溶液 之間便產(chǎn)生了電位差一一電極電位。如果將Zn和Cu一端接觸，則在接觸部位電流由Cu向 Zn方

14、向流動(dòng)；而在溶液中則相反，由Zn向Cu流動(dòng)。當(dāng)鋅銅弓接觸組織時(shí)（注意：表面必 須濕潤(rùn)），電流便沿Zn-可興奮組織一Cu方向流動(dòng)，而產(chǎn)生流動(dòng)作用。這樣，鋅銅弓好像 一個(gè)電池，Zn如同其陽(yáng)極，Cu好像陰極而發(fā)揮作用。神經(jīng)或肌肉的電刺激閾值非常小，所 以僅用鋅銅弓接觸，即可構(gòu)成刺激，以便檢驗(yàn)組織的機(jī)能活性。2刺激強(qiáng)度、刺激頻率而肌肉收縮的影響及機(jī)制：（1）刺激強(qiáng)度方面：由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，觀察圖1、表1、表2可知刺激強(qiáng)度達(dá)到一定值 時(shí)，腓腸肌產(chǎn)生收縮，刺激強(qiáng)度繼續(xù)增加腓腸肌收縮也隨之增強(qiáng)，當(dāng)達(dá)到一定強(qiáng)度的時(shí)候肌 肉收縮的強(qiáng)度便不再增強(qiáng)。這是由于骨骼肌收縮需要刺激強(qiáng)度達(dá)到一定的閾值，因?yàn)樵谏窠?jīng) 肌肉接頭處

15、存在終板電位，而終板電位不是動(dòng)作電位，只有刺激強(qiáng)度達(dá)到閾值是才能使得終 板電位影響周闈的肌肉組織，是肌肉組織產(chǎn)生去極化，進(jìn)而產(chǎn)生收縮，后隨著刺激強(qiáng)度的繼 續(xù)增加，會(huì)有較多的運(yùn)動(dòng)單位興布，肌肉收縮幅度、產(chǎn)生的張力耶不斷增加，此時(shí)的刺激均稱為閾上刺激。但當(dāng)刺激強(qiáng)度增大到某一臨界值時(shí)，所有的運(yùn)動(dòng)單位都被興奮，引起肌肉最 大幅度的收縮，產(chǎn)生的張力也最大，此時(shí)再增加刺激強(qiáng)度，不會(huì)再引起反應(yīng)的繼續(xù)增加。（2）刺激頻率方面：由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，觀察圖2,表3、表4分析當(dāng)刺激強(qiáng)度為最大 刺激時(shí)，刺激頻率由1Hz開(kāi)始增加，以最大刺激電壓的連續(xù)脈沖刺激坐骨神經(jīng)干，剌激波的 間隔時(shí)間大于單收縮的持續(xù)時(shí)間，肌肉收縮波呈現(xiàn)

16、與刺激頻率相同的單收縮波；刺激波間隔 小于單收縮的持續(xù)時(shí)間，肌肉收縮波發(fā)生融合（總和），融合發(fā)生于舒張期，出現(xiàn)不完全強(qiáng) 直收縮；融合發(fā)生于收縮期，出現(xiàn)完全強(qiáng)直收縮波，但神經(jīng)干動(dòng)作電位不發(fā)生融合。隨著刺激波間隔的減小，腓腸肌收縮張力也逐漸增大，強(qiáng)直收縮產(chǎn)生的張力顯著大于單 收縮。肌肉單收縮時(shí)，胞漿內(nèi)Ca.濃度升高的持續(xù)時(shí)間太短，被激活的收縮蛋白尚未產(chǎn)生最 大張力時(shí)，胞漿Ca0農(nóng)度即已開(kāi)始下降，單收縮產(chǎn)生的張力不能達(dá)到胞漿內(nèi)Ca濃度相應(yīng)的 最大張力。強(qiáng)直收縮時(shí)，肌細(xì)胞連續(xù)興奮，引起終池中的鈣連續(xù)釋放胞漿內(nèi)的Ca濃度持續(xù) 升高，使肌肉未完全舒張或未舒張時(shí)進(jìn)一步收縮，使收縮張力逐漸增大，完全強(qiáng)直收縮時(shí)

17、收 縮張力達(dá)到了一個(gè)穩(wěn)定的最大值。3神經(jīng)干動(dòng)作電位、骨骼肌動(dòng)作電位、肌肉收縮曲線三者之間的關(guān)系：當(dāng)儀器給與一 個(gè)最大刺激時(shí)，RM6240記錄出神經(jīng)干動(dòng)作電位、骨骼肌動(dòng)作電位、肌肉收縮曲線，有圖形 分析，最先產(chǎn)生出神經(jīng)干的動(dòng)作電位圖像，隨后出現(xiàn)骨骼肌的動(dòng)作電位圖像，最后出現(xiàn)的是 口肉收縮張力曲線。這是由于神經(jīng)肌肉接頭處事化學(xué)突觸，是由化學(xué)物質(zhì)乙酰膽堿傳遞興奮 信號(hào)，化學(xué)傳到是有延時(shí)性的，所以最先產(chǎn)生的是神經(jīng)干的動(dòng)作電位，然后是腓腸肌的動(dòng)作 電位，動(dòng)作電位肌細(xì)胞T管傳入肌漿網(wǎng)使得鈣離子釋放引起肌肉收縮，這一過(guò)程也是有延時(shí) 性，所以最后產(chǎn)生的是骨骼肌收縮張力曲線。4改變刺激波間隔神經(jīng)干動(dòng)作電位、骨骼

18、肌動(dòng)作電位、肌肉收縮曲線的變化及機(jī)制： 刺激波波間隔越大，肌肉產(chǎn)生的肌肉收縮張力越大。刺激波間隔小于0.5ms時(shí)，神經(jīng)干的第 2個(gè)動(dòng)作電位消失，肌肉的收縮顯著降低。刺激波間隔小于神經(jīng)干不應(yīng)期，第二個(gè)刺激落在 神經(jīng)干的絕對(duì)不應(yīng)期內(nèi)，神經(jīng)纖維不發(fā)生興奮。5甘油高滲任試液處理肌肉后神經(jīng)干動(dòng)作電位、骨骼肌動(dòng)作電位、肌肉收縮曲線的變 化及機(jī)制：甘油高滲任試液處理肌肉后，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，記錄曲線由有動(dòng)作電位與腓腸肌 收縮，腓腸肌收縮的強(qiáng)度逐漸減弱，直到出現(xiàn)有動(dòng)作電位，無(wú)腓腸肌收縮。其原理甘油高滲 任試液處理肌肉后甘油可選擇性地破壞肌細(xì)胞的T管細(xì)胞而阻斷興奮-收縮偶聯(lián)過(guò)程。甘油選擇性地破壞肌細(xì)胞的T管結(jié)構(gòu)后，阻斷興奮-收縮偶聯(lián)過(guò)程，應(yīng)只能記錄到肌電，而不發(fā) 生肌肉收縮反應(yīng)。6影響實(shí)驗(yàn)的主要干擾因素以及改進(jìn)方法：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程作標(biāo)本的制作是非常關(guān)鍵的，