肌肉收縮實(shí)驗(yàn)

1、骨骼肌收縮實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?肌肉標(biāo)本收縮現(xiàn)象的描記及單收縮的分析，獲得該肌肉收縮的閾值。 了解刺激強(qiáng)度對(duì)骨骼肌收縮的影響。 學(xué)習(xí)掌握刺激器和張力換能器的使用。 加強(qiáng)對(duì)神經(jīng)和肌肉了解，熟練解剖。、2 實(shí)驗(yàn)原理 肌肉標(biāo)本收縮現(xiàn)象的描記利用刺激器可誘發(fā)蛙的離體神經(jīng)肌肉標(biāo)本發(fā)生興奮收縮現(xiàn)象，可利用適當(dāng)?shù)膮?shù)和圖形，客觀(guān)、詳細(xì)、準(zhǔn)確地描述收縮的生理過(guò)程與現(xiàn)象。骨骼肌受到一次短促的閾上刺激時(shí)，先是產(chǎn)生一次動(dòng)作電位，緊接著出現(xiàn)一次機(jī)械收縮，稱(chēng)為單收縮。收縮的全過(guò)程可分為潛伏期、收縮期和舒張期。在一次單收縮中，肌峰電位的時(shí)程（相當(dāng)于絕對(duì)不應(yīng)期）僅12毫秒，而收縮過(guò)程可達(dá)幾十甚至上百毫秒（蛙的腓腸肌可達(dá)100毫

2、秒以上）。2. 張力換能器換能器是一種能將機(jī)械能、化學(xué)能、光能等非電量形式的能量轉(zhuǎn)換為電能的器件或裝置，并線(xiàn)性相關(guān)。利用物理性質(zhì)和物理效應(yīng)制成的物理?yè)Q能器種類(lèi)繁多，原理各異。張力換能器是一種能把非電量的生理參數(shù)如力、位移等轉(zhuǎn)換為電阻變化的間接型傳感器，屬于電阻應(yīng)變式傳感器。通常由彈性元件、電阻應(yīng)變片和其他附件組成。彈性元件采用金屬?gòu)椥詰伊?，可根?jù)機(jī)械力的大小選用不同厚度的彈性金屬。彈性懸梁的厚度不同，張力換能器的量程亦不同。兩組應(yīng)變片R1、R4及R2、R3分別貼于梁的兩面。兩組應(yīng)變片中間接一只調(diào)零電位器，并用56V直流電源供電，組成差動(dòng)式的惠斯登橋式電路（非平衡式電橋）輸出電壓值與應(yīng)變片所受力

3、的大小成正比，即力的變化轉(zhuǎn)換成電橋輸出電壓的變化。此電信號(hào)經(jīng)過(guò)記錄儀器的放大處理，就能描記出肌肉收縮變化的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)測(cè)量方向?qū)Q能器用“雙凹夾”固定在合適的支架上。但由于雙凹夾在支架上移位不方便，很難在小范圍內(nèi)做出精細(xì)的移位；移位不當(dāng)，可能引起標(biāo)本的損傷和換能器的損壞。故現(xiàn)多采用“一維微調(diào)固定器”，由上下位置調(diào)節(jié)鈕控制，可在小范圍內(nèi)（上下）精細(xì)的移位。這不僅方便了實(shí)驗(yàn)操作，也有利于前負(fù)荷的控制。測(cè)量的方向，即力與位移的方向，要與張力換能器彈性懸梁的前端上下移動(dòng)的方向保持一致。使能量轉(zhuǎn)換和線(xiàn)性關(guān)系良好，符合張力換能器設(shè)計(jì)與使用上的要求。一般張力換能器的調(diào)零電位器設(shè)計(jì)為暗調(diào)節(jié)，為了方便使用

4、，其暗調(diào)節(jié)孔朝上，故張力換能器有暗調(diào)節(jié)孔的一面為上。3. 影響骨骼肌收縮效能的因素肌細(xì)胞最本質(zhì)的功能是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功，產(chǎn)生張力和縮短。肌肉收縮效能表現(xiàn)為收縮時(shí)產(chǎn)生的張力和/或縮短程度以及產(chǎn)生張力或縮短的速度。橫紋肌的收縮效能由收縮前或收縮時(shí)承受的負(fù)荷、自身的收縮能力和總和效應(yīng)等因素決定的。（所謂總和指骨骼肌收縮的疊加效應(yīng)）通過(guò)收縮的總和，骨骼肌可快速調(diào)節(jié)其收縮強(qiáng)度，而心肌則不會(huì)發(fā)生總和。由于在體的骨骼肌的收縮是受神經(jīng)控制的，故收縮的總和是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下完成的。它有兩種形式，即運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量的總和與頻率效應(yīng)的總和。4. 刺激強(qiáng)度與骨骼肌收縮反應(yīng)利用電脈沖刺激離體的神經(jīng)肌肉標(biāo)本，可觀(guān)察

5、到收縮總和的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)證明刺激增加，參與收縮的運(yùn)動(dòng)單位增加，收縮的強(qiáng)度亦增加。刺激支配腓腸肌的坐骨神經(jīng)或直接刺激腓腸肌時(shí)，不同的刺激強(qiáng)度會(huì)引起肌肉的不同反應(yīng)。當(dāng)全部肌纖維同時(shí)收縮時(shí)，則出現(xiàn)最大的收縮反應(yīng)。這時(shí)，即使再增大刺激強(qiáng)度，肌肉收縮的力量也不再隨之加大。可以引起肌肉發(fā)生最大收縮反應(yīng)的最小刺激強(qiáng)度為最適刺激強(qiáng)度。3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 實(shí)驗(yàn)材料：青蛙一只。 實(shí)驗(yàn)試劑：任氏液。 實(shí)驗(yàn)器材：張力換能器（雙凹夾和肌動(dòng)器）、支架、玻璃針、鑷子、手術(shù)剪、普通剪、神經(jīng)剪、繩子、蠟盤(pán)、培養(yǎng)皿、膠頭滴管、銅鋅弓、生理信號(hào)采集系統(tǒng)、電腦、電極線(xiàn)。4 方法與步驟 1.蛙坐骨神經(jīng)-腓腸肌標(biāo)本的制備將探針在枕骨大孔處垂直插

6、入，先是左右擺動(dòng)探針以橫斷腦和脊髓的聯(lián)系，再將探針向前方插入顱腔，旋轉(zhuǎn)并擺動(dòng)探針以搗毀青蛙的腦組織。將探針轉(zhuǎn)向后方并插入脊椎管內(nèi)。將動(dòng)物腹位放在蠟盤(pán)上。在兩前肢的下方將皮膚做環(huán)周切開(kāi)。用帶齒鑷或手撕去前肢以下的全部皮膚。剪開(kāi)腹壁，在尾桿骨上方23節(jié)脊椎處，攔腰剪斷脊柱和上半段蛙體。棄掉蛙體上半段后的標(biāo)本置于盛有任氏液的培養(yǎng)皿中。取一腿放于蛙板上，將標(biāo)本背側(cè)向上放置。 順神經(jīng)走向剪去沿途的小分支，將神經(jīng)從半膜肌和股二頭肌的肌縫中分離出來(lái)。再使標(biāo)本腹面向上， 沿神經(jīng)向腰部的走向， 用玻璃針小心剝離， 剪去神經(jīng)干上的所有分支， 然后從脊柱根部將坐骨神經(jīng)剪下（ 連一小塊脊椎骨）。將游離的坐骨神經(jīng)搭于腓

7、腸肌上； 在膝關(guān)節(jié)周?chē)舻舸笸鹊娜考∪?；用粗剪刀將股骨刮干凈，然后在股骨中部剪斷，保留一小段股骨。在膝上約2cm 處剪斷股骨。認(rèn)清小腿上的腓腸肌，并在其跟腱下方穿線(xiàn)打方結(jié)，保留結(jié)線(xiàn)8厘米長(zhǎng)。提起結(jié)線(xiàn)剪斷跟腱，游離腓腸肌。游離腓腸肌至膝關(guān)節(jié)處，在膝下剪斷脛骨。 標(biāo)本制備完成，將其放在任氏液中浸泡待用。用鋅銅弓（電極）檢查標(biāo)本的活性正常與否。2. 連接裝置和儀器設(shè)備將電腦和生理信號(hào)采集系統(tǒng)打開(kāi)，并將其連接。將支架和雙凹夾、肌動(dòng)器及張力換能器連接，用電極線(xiàn)將張力換能器連接。拿出泡在任氏液中的標(biāo)本，使神經(jīng)放在肌動(dòng)器電極上，肌肉一端的繩子結(jié)在換能器的小孔上，使線(xiàn)垂直，肌肉處于合適的松緊度。3. 實(shí)驗(yàn)觀(guān)

8、察 選定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，在彈出的刺激器參數(shù)設(shè)置菜單中，首先將“強(qiáng)度遞增刺激”模式改為“單刺激”，刺激波寬設(shè)為1ms，并將默認(rèn)的刺激幅度適當(dāng)調(diào)高。 點(diǎn)“開(kāi)始采集”快捷鍵，查看顯示屏上是否出現(xiàn)掃描線(xiàn)，進(jìn)一步“調(diào)零”和調(diào)節(jié)“掃描速度”。 在連線(xiàn)掃描的基礎(chǔ)上，點(diǎn)“刺激”鍵，給予標(biāo)本單刺激，觀(guān)察標(biāo)本有無(wú)反應(yīng)，顯示屏上是否有收縮波出現(xiàn)。如果標(biāo)本沒(méi)有收縮反應(yīng)，在確定標(biāo)本活性正常的情況下，這時(shí)應(yīng)一邊增強(qiáng)刺激方波的電壓（刺激強(qiáng)度），一邊再刺激觀(guān)察，同時(shí)要注意，儀器有無(wú)正常的刺激輸出，刺激電極是否與標(biāo)本接觸良好。如果有收縮反應(yīng)，卻記錄不出收縮波形，則應(yīng)檢查換能器、采集系統(tǒng)、信號(hào)輸入連線(xiàn)等，并調(diào)節(jié)儀器靈敏度等參數(shù)，直到

9、顯示出收縮波形。 在確定儀器、標(biāo)本、裝置等均無(wú)問(wèn)題，能記錄到肌收縮波形的前提下，實(shí)驗(yàn)條件不變，進(jìn)一步改變（減?。┐碳る妷海瑴y(cè)出刺激的“閾值”0.17V。 將刺激參數(shù)調(diào)回“強(qiáng)度遞增單刺激”的模式（組內(nèi)刺激脈沖數(shù)為1） ，以稍低于“閾值”的刺激電壓0.17V，作為起始刺激強(qiáng)度，再視標(biāo)本活性的高低，調(diào)整好刺激遞增的電壓值（步幅）0.02V。當(dāng)刺激強(qiáng)度達(dá)到某一數(shù)值后，肌肉收縮幅度不再隨刺激增加而升高。記錄此時(shí)的收縮曲線(xiàn)和刺激強(qiáng)度。5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論一單收縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析腓腸肌單刺激收縮在波寬0.1ms情況下，選擇“單刺激”模式，強(qiáng)度在0.1V開(kāi)始實(shí)驗(yàn)刺激，肌肉沒(méi)有收縮。再試驗(yàn)0.2V，發(fā)現(xiàn)肌肉有了收縮

10、。再取0.15V，無(wú)收縮。取0.16V，無(wú)收縮。取0.17V，圖像有突出，肌肉收縮。因此，閾值為0.17V。二刺激強(qiáng)度與收縮反應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析腓腸肌刺激強(qiáng)度與骨骼肌收縮反應(yīng)的關(guān)系在該實(shí)驗(yàn)中，刺激強(qiáng)度逐漸遞增，最小為0.1V，強(qiáng)度增量為0.0125V。由于實(shí)驗(yàn)截圖原因使圖不完整，這里補(bǔ)充說(shuō)明。由上圖中可以看出，在0.17V刺激左右，腓腸肌開(kāi)始有收縮。在一定的范圍內(nèi)，隨著刺激強(qiáng)度的增加，收縮加大。到了一定的值0.28V左右，收縮強(qiáng)度基本保持不變。實(shí)驗(yàn)圖緣故，又做了第二次，圖如下。 腓腸肌刺激強(qiáng)度與骨骼肌收縮反應(yīng)的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與第一次相同，最適刺激胃0.28V。但與第一次相比，相同強(qiáng)度刺激肌肉收縮

11、不如上次，多次的刺激使肌肉疲勞。三實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn)1在剝制標(biāo)本時(shí)，不能用金屬器械觸碰神經(jīng)干。2分離肌肉時(shí)，注意按肌肉的層次進(jìn)行，不要亂剪。分離神經(jīng)時(shí)，一定要把周?chē)慕Y(jié)締組織剝離干凈。3 在標(biāo)本制備過(guò)程中，勿損傷或用力牽拉神經(jīng)，術(shù)中應(yīng)經(jīng)常用Ringer液潤(rùn)濕神經(jīng)和肌肉。4. 固定張力換能器時(shí)，多采用“一維微調(diào)固定器”，由上下位置調(diào)節(jié)鈕控制，可在小范圍內(nèi)（上下）精細(xì)的移位。這不僅方便了實(shí)驗(yàn)操作，也有利于前負(fù)荷的控制。5. 測(cè)量的方向，即力與位移的方向，要與張力換能器彈性懸梁的前端上下移動(dòng)的方向保持一致。使能量轉(zhuǎn)換和線(xiàn)性關(guān)系良好，符合張力換能器設(shè)計(jì)與使用上的要求。6. 記錄肌肉收縮類(lèi)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)時(shí)，張力換能器

12、金屬?gòu)椥詰伊和饴兜那岸讼蛳乱莆唬ㄏ吕湛s曲線(xiàn)為正立的，即肌收縮時(shí)，基線(xiàn)上移，舒張時(shí)下移，較為符合一般描記觀(guān)察的習(xí)慣。7.在使用時(shí)不能用手牽拉彈性梁和超量加載。張力換能器的彈性梁屈服極限為規(guī)定量程的23倍。有經(jīng)過(guò)防水處理，水滴入或滲入換能器內(nèi)部會(huì)造成電路短路，損壞換能器。8.換能器與記錄儀或生理信號(hào)采集處理系統(tǒng)配合使用時(shí)，為了精確測(cè)量，需要調(diào)零和定標(biāo)（自動(dòng)平衡類(lèi)產(chǎn)品不需換能器調(diào)零）。9.標(biāo)本興奮性必須良好，經(jīng)常滴加少量任氏液保持濕潤(rùn)。10.不進(jìn)行正式記錄時(shí)，電子刺激器輸出應(yīng)斷開(kāi)，以免不必要的、頻繁的刺激。11.刺激器兩輸出端不要短路（碰在一起）。12.用剛能引起肌肉最大收縮的強(qiáng)度刺激，不要刺激過(guò)強(qiáng)而損傷神經(jīng)。13.當(dāng)直接刺激神經(jīng)失效時(shí)，可直接刺激肌肉。 <四>討論與感想在此次試驗(yàn)中，解剖青蛙的技術(shù)我比上一