蟾蜍骨骼肌興奮與收縮試驗(yàn)

1、蟾蛛骨骼肌興奮與收縮實(shí)驗(yàn)【摘要】：目的：研究不同刺激強(qiáng)度/頻率對(duì)肌肉收縮的影響，探究神經(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)系和特點(diǎn)。方法：制備蟾蛛坐骨神經(jīng)-腓腸肌標(biāo)本，利用 RM6240多道生理信號(hào)采集處理系統(tǒng)和張力換能器，記錄不 同刺激強(qiáng)度、刺激頻率對(duì)肌肉收縮張力的影響，以及不同波間隔對(duì)神經(jīng)、肌膜動(dòng) 作電位和肌肉收縮張力的影響。結(jié)果：在逐步增加刺激強(qiáng)度時(shí)，骨骼肌收縮的閾 刺激和最大刺激強(qiáng)度分別是 0.4630.286V和0.611 0.389V,對(duì)應(yīng)的肌張力是 1.172 0.958g和9.908 7.816g。改變刺激頻率時(shí)，產(chǎn)生完全強(qiáng)直收縮的頻率是 18.2 3.

2、9Hz,對(duì)應(yīng)的骨骼肌收縮張力分別是41.76 28.01g。用甘油任氏液處理后肌肉張力逐漸減弱至消失。結(jié)論：當(dāng)刺激強(qiáng)度在閾強(qiáng)度與最大刺激強(qiáng)度范圍內(nèi) 時(shí)，隨著刺激強(qiáng)度的增加，骨骼肌收縮的幅度也是增大。隨著刺激頻率的增加， 骨骼肌的反應(yīng)依次為單收縮、不完全強(qiáng)直收縮和完全強(qiáng)直收縮，骨骼肌收縮的幅 度也是增大。同步觸發(fā)雙刺激不同波間隔引起收縮強(qiáng)度不同。甘油任氏液使肌肉失去收縮活力，但依舊有電位產(chǎn)生。【關(guān)鍵詞】：蟾躲坐骨神經(jīng)-腓腸肌電刺激刺激強(qiáng)度刺激頻率收縮張力.引言骨骼肌的收縮功能對(duì)人體正常生命活動(dòng)具有重要意義，其主要作用是保持身 體姿勢(shì)和產(chǎn)生隨意運(yùn)動(dòng)，另外還參與呼吸、咀嚼、吞咽、語言活動(dòng)及產(chǎn)熱等。骨

3、 骼肌屬于隨意肌，在中樞神經(jīng)控制下接受軀體運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的支配，神經(jīng)纖維傳出神 經(jīng)沖動(dòng)，經(jīng)神經(jīng)-肌接頭把興奮傳遞給骨骼肌，引起骨骼肌的興奮，最終通過興 奮-收縮耦聯(lián)機(jī)制引起骨骼肌的收縮1。本實(shí)驗(yàn)通過研究蟾蛛坐骨神經(jīng)-腓腸肌 標(biāo)本，觀察及測(cè)量不同刺激強(qiáng)度、頻率下腓腸肌張力變化，不同波間隔下神經(jīng)干 電位、肌細(xì)胞電位、腓腸肌張力各自變化及其相互聯(lián)系，探究神經(jīng)-肌接頭的興奮傳遞特性和骨骼肌興奮-收縮耦聯(lián)的電生理特點(diǎn).實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)對(duì)象：蟾蛛（Toad 一只（浙江大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供）實(shí)驗(yàn)儀器：RM6420BD型多通道生理信號(hào)采集處理系統(tǒng)（成都儀器廠）肌肉張力換能器JZJ01型（成都儀器廠）神經(jīng)-肌肉標(biāo)本盒探針

4、、玻璃分針、鋅銅弓、手術(shù)剪刀實(shí)驗(yàn)藥品和試劑：任氏液、甘油高滲任氏液.實(shí)驗(yàn)方法蟾躲離體坐骨神經(jīng)-腓腸肌標(biāo)本制備雙毀髓法處死蟾蛛，針尖刺入顱腔毀腦時(shí)，針的傾斜角度必須很小.剝離出 腓腸肌，然后按常規(guī)操作制備蛙和蟾蛛離體坐骨神經(jīng)一一腓腸肌標(biāo)本， 制備好的 標(biāo)本放置在盛有任氏液的培養(yǎng)皿中。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)連接將坐骨神經(jīng)一一腓腸肌標(biāo)本固定在肌槽上，并將坐骨神經(jīng)搭在刺激電極上， 刺激的輸出線與肌槽刺激電極連接。 將張力換能器用雙凹夾固定于鐵支臺(tái)上， 其 換能器的輸出線插入計(jì)算機(jī)的信號(hào)輸人插口.將腓腸肌跟腱結(jié)扎線的一端與張力換能器的簧片相連，調(diào)節(jié)好扎線的張力，不可過松或過緊，此連線應(yīng)與桌面垂直 （保證肌肉一旦收縮，

5、即可牽動(dòng)張力傳感器的應(yīng)變梁 ），啟動(dòng)RM6240系統(tǒng)軟件， 調(diào)節(jié)微距調(diào)節(jié)器，將前負(fù)荷調(diào)至1.82.2g。刺激強(qiáng)度對(duì)骨骼肌收縮的影響刺激方式單次，刺激幅度0.10.3V可調(diào)，刺激波寬0.1ms.開始記錄，點(diǎn)擊“刺 激”按鈕，刺激強(qiáng)度從 0.1V逐漸增大，強(qiáng)度增量0.020.05V,連續(xù)記錄肌肉收 縮曲線，記錄閾刺激和最大刺激值并測(cè)量每一刺激強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的肌肉收縮張力刺激頻率對(duì)骨骼肌收縮的影響刺激頻率按1Hz、2 Hz、3 Hz、4 Hz、5 Hz、，、 30 Hz逐漸增加（或刺激問 隔逐漸減?。?，連續(xù)記錄不同頻率時(shí)的肌肉收縮曲線，觀察不同頻率時(shí)的肌肉收 縮形態(tài)和張力變化。RM6240系統(tǒng)在記錄結(jié)束

6、后，在通道左側(cè)的“處理”下拉菜 單中選擇“刺激參數(shù)標(biāo)注”，可顯示刺激頻率。觀察各刺激頻率所對(duì)應(yīng)的肌肉收 縮最大張力。坐骨神經(jīng)干不應(yīng)期的測(cè)定測(cè)定神經(jīng)干動(dòng)作電位、骨骼肌動(dòng)作電位，肌肉收縮的同步關(guān)系及骨骼肌的不 應(yīng)期：保持刺激強(qiáng)度（最大刺激強(qiáng)度），刺激持續(xù)時(shí)間（0.1 ms）,刺激頻率（20ms） 一定，采用雙刺激，測(cè)量不同波間隔下三者的收縮曲線（波間隔分別為0.5 ms,ms, 10 ms）,記錄收縮曲線和相應(yīng)的骨骼肌收縮張力大小。觀察甘油高滲任氏液處理對(duì)骨骼肌收縮的影響用浸潤(rùn)20%-30%甘油高滲任氏液的棉花包裹腓腸肌，每隔 30 s用單刺激刺 激標(biāo)本一次，記錄出現(xiàn)動(dòng)作電位而腓腸肌不收縮的時(shí)間。

7、統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果以X土 S表示，Student s t-test檢驗(yàn)與方差分析。.實(shí)驗(yàn)結(jié)果用鋅銅弓刺激：刺激神經(jīng)時(shí)腓腸肌收縮，刺激肌肉時(shí)腓腸肌收縮。不同刺激強(qiáng)度刺激坐骨神經(jīng)對(duì)腓腸肌收縮張力的影響：數(shù)據(jù)記錄見下表閾刺激最大刺激樣本強(qiáng)度（V）收縮張力（g）強(qiáng)度（V）收縮張力（g）10.2201.6290.28013.21120.2102.0500.27021.93030.6500.5001.2008.70040.6000.9160.7501.92450.2503.3100.31022.24060.2600.5860.3402.53070.5200.1470.6402.14080.2901.4300.6

8、0014.84090.2600.4580.3707.180101.1000.6961.3504.380average0.4361.1720.6119.908SD0.2860.9580.3897.816下圖為一次強(qiáng)度刺激實(shí)驗(yàn)的記錄波形(縱坐標(biāo)收縮張力與橫坐標(biāo)刺激強(qiáng)度)0.389V,對(duì)應(yīng)的月幾張力是1.1720.958g和9.9087.816g。兩者進(jìn)行t檢驗(yàn),有 顯性差異(p0.05),說明閾刺激強(qiáng)度時(shí)的肌肉收縮力顯著低于最大刺激強(qiáng)度時(shí)的 肌肉收縮力。當(dāng)刺激小于閾值時(shí)，骨骼肌沒有收縮，在閾刺激與最大刺激強(qiáng)度之 間，腓腸肌的收縮力隨著刺激強(qiáng)度的增大而增大大，刺激強(qiáng)度大于最大刺激強(qiáng)度，腓腸肌的收縮力

9、不再增大。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：數(shù)據(jù)記錄見下表單收縮不完全強(qiáng)直收縮完全強(qiáng)直收縮樣本頻率(Hz)張力(g)頻率(Hz)張力(g)頻率(Hz)張力(g)1110.26519.6020.048.542122.16527.4722.096.17316.78512.6415.041.22411.4551.9112.06.125121.16527.2819.075.49611.9854.7621.032.98710.1950.7319.04.408116.08524.6917.034.22917.14510.0824.046.351013.8558.7913.032.06aver

10、age19.10513.7918.241.76SD08.11010.303.928.01下圖為一次頻率刺激實(shí)驗(yàn)的記錄波形(縱坐標(biāo)收縮張力，橫坐標(biāo)刺激頻率)刺激頻率為1Hz時(shí)刺激頻率肌肉表現(xiàn)為單收縮，5Hz時(shí)表現(xiàn)為不完全強(qiáng)直收 縮，最低頻率為18.23.9Hzo不完全強(qiáng)直最大收縮力和完全強(qiáng)直最大收縮力顯 著高于單收縮的最大收縮力(p10.05; p2-T.5g-T5否-IObV-5iV-ObV-TQ，lOiV-5W-OiV-=5*V-f.NJJ1 一111111HmV-刺激間隔為0.5ms肌收縮張力5.06 13.73g, 2ms肌收縮張力8.72 22.9g膜動(dòng)作電位曲線有所不同經(jīng)電位依舊存在

11、記錄10mV10mV10mV10ms肌收縮張力13.2535.37g。實(shí)驗(yàn)得出不同波間隔的神經(jīng)干動(dòng)作電位與肌用甘油高滲任氏液處理后的骨骼肌收縮張力逐漸減小至消失，而肌電位和神T-& EW-15卻inIIIIIIIIIIIIIIIIIII01Y.HtIJILlinnIIIIIIIINIIIIIIIIIIIUIIIIIRIIRIINIIIIIIIIIIIRIIRIINIIIIIIIRIIIIIIIIIRIIHIIINIIRIIIIIIRIIIIIIIIIIIRIIRIIIIIIIUIIIIIIHIIRIINIIIIIIIIIIIIIIIRIINIIIIIIIllllllllHillIRIIRIII

12、IIIIIIIIRIIlli HIII llllllllll Ilin Hill Hill lllllllllllHillIRIIRIIIHIIIIIIIIIIIIIIIIII1IHIIIRIIIIIIIIIIRIIIIIINIIHIIIIIIIIIIIIIIHIIRIIRIIIIIRIIRIIIIllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll

13、lllllllllllllllll IIIIUIII llllllllllllllllll mi Illi II III llllllllll Illi III II lllll llllllllllllll llllllllll llllllllllllllllllll llllllllll IIIIUIII lllll III II Illi llllllllll lllll III ii II III niiii.JI lllll llllllllll Hill Hill Hill llllllllll Hill Hill IIIHII III IIIH Illi I HUI Hill

14、IIIIUIII 11)1111111 INII Mil Hill Hill lllll 11111111111miIIIIUIIIlllllIIIHIaillMIIIIIIHIIIIIIIIIIIIIIMIIHIIIilllMIIIIIIIIMIIMIIIHIIMIIIIIIIRiiniRiimimiii：i.iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii 111111111111111111 iiiiiiiii iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiIMMILBM IRINlbi iiii iiiihiiiiiii mu mi iiiii iiiiiiiiii mu iiri

15、 iiii iiiiiiiiii iiiiiiiiiiiiMiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiimiiiiiiimiiininiiiiiiiniiiniiii111111111111iiiuiiiiRiiiiiimiiimil iiii iiiii iiiiiiiiiiiiii iiii irii iiiiiiiiiiiiiii mil iiiii iiiii iiiiiiii mil iiii iiii 11111111111111 iiiii iiii iiiiinun iiii ifJ:-hiiii 川川”倡111111111111111卻1聊倡11111111111卻1，1聊

16、倡11111111閽1卿11”11刪倡1111卻111111iiiriiiiiiiiiiiii iiiiiiiiiiiiiiiiiii iiiiiiiiiiiiiiiiiiii iiii iii ii ii iii iiiiiiiiii mti iii ii iiiii iiiinlllllllllllllllllllllllllllllllIIIIIIIIIIIMIIlllllllihiiiinunii mil nil iiii iiiiiiim inn mu mu muIIIFRI.RIIIIinPllllliIIIIIIIIIIIIRIIRIINIII一代mi iiii iimi iii

17、iiiiii iiniiii nai ihii 11111111111111111111111111111111111111111111mi imii iiiiiiiiii mu IIlllllllIMIIII mi iiii i iiiiiiiii mu in ii ii in min mi imi iiiniiiiiiiii mu iiiiiiiiiiiHULHHRnvwiwiinRnulllllll llllllllll llllllllllllllllllllllllllll llllllllll llllllllllllllllllll|l!lllllllllllllllllllll

18、llllmiiiiim mi iiii mi iiiii可見在處理后一分鐘時(shí)仍有一定張力存在，而 4.5分鐘時(shí)則基本消失。而肌 電位和神經(jīng)電位依舊存在。.討論：閾刺激與最大刺激：腓腸肌大多數(shù)是快顫搐型肌纖維1,支配腓腸肌收縮的神經(jīng)是 Aa纖維，A a纖維的直徑有很大差異，其閾值也有較大差異1, 20單干恒定時(shí)間的方波電 壓刺激坐骨神經(jīng)干，電壓低于閾值的強(qiáng)度刺激，坐骨神經(jīng)干支配腓腸肌的神經(jīng)纖 維不發(fā)生興奮，其所支配的肌細(xì)胞也不會(huì)發(fā)生興奮和收縮。 刺激電壓達(dá)到閾強(qiáng)度 時(shí)，坐骨神經(jīng)干中閾值最低的神經(jīng)開始興奮， 其所支配的運(yùn)動(dòng)單位的肌纖維興奮 并發(fā)生收縮，刺激強(qiáng)度逐漸增大，坐骨神經(jīng)干中興奮的神經(jīng)纖維增加， 興奮和收 縮的運(yùn)動(dòng)單位增加，其所募集的收縮張力也增加。刺激電壓達(dá)到使支配腓腸肌的 Aa纖維全部興奮，腓腸肌全部的運(yùn)動(dòng)單位增加都興奮并收縮，收縮張力達(dá)單收 縮最大值。單收縮、不完全強(qiáng)直收縮、完全強(qiáng)直收縮：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)與刺激頻率相同的單收縮