蟾蜍骨骼肌興奮收縮實驗實驗報告

1、生理科學(xué)實驗報告實驗1:蠟賒骨骼肌興奮收縮實驗實驗組成員：劉謹、楊瑩瑩、張敏復(fù)浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)（七年制）1008班【摘要】實驗?zāi)康模簩W(xué)習(xí)使用RM6240多道生理信號釆集處理系統(tǒng)和換能器的使用。掌 握制備只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 度、頻率對肌肉收縮的影響。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Z 間的時間關(guān)系及其齊自特點?！娟P(guān)鍵詞】神經(jīng)肌肉、刺激強度、頻率、電付變化、張力變化【實驗原理】蛙類的某些基本生命活動和生理功能與哺乳類動物令相似Z處，而II其離 體組織的生活條件比較簡單，易于控制和京握。因此，蛙或蟾蛛的坐骨神經(jīng)腓腸肌標(biāo)本

2、常 被用來觀察神經(jīng)-肌肉的興奮性、刺激與反應(yīng)的規(guī)律及肌肉收縮特點等實驗。肌肉組織的興 奮主要表現(xiàn)為收縮活動，一個刺激是否能使組織發(fā)生興奮，不僅與刺激形式冇關(guān)還與刺激時 間、強度、強度-時間變化三要素有關(guān)，若用方形電脈沖刺激則組織興奮只與刺激強度、時 間有關(guān)，終板電位可引起肌肉產(chǎn)生興奮在宏觀上表現(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)。若刺激頻率校小，則表現(xiàn)為單收縮，逐漸增大刺激頻率 則變現(xiàn)為不完全強直收縮，繼續(xù)增強則表現(xiàn)為完全強直收縮?！緦嶒灢襟E】1. 實驗材料1.1實驗動物：縮蛛1.2實驗試劑：任氏液，甘油高滲任氏液13實驗器材：一維微調(diào)器，BB-3G屏蔽盒，針形

3、引導(dǎo)電極，張力換能器，RM6240多 道生理信號采集處理系統(tǒng)2. 實驗方法2.1嫦蛛坐骨神經(jīng)神經(jīng)肌肉標(biāo)本的制作取縮餘一只常規(guī)方法毀腦脊筋，剪斷脊柱并且剪除蠟餘軀干上部以及內(nèi)臟，避開神 經(jīng)剝除始蛛的皮膚，于任試液中清洗，剪除笊骨分離坐骨神經(jīng)于坐骨神經(jīng)根部結(jié)扎，將 標(biāo)本固定于木板上，分離人視部坐骨神經(jīng)，直至分離至胭窩脛神經(jīng)分叉處。然后剪斷股 二頭肌腱、半睢肌和半肌肌腱，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Ion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。2.2實驗系統(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)

4、本盒刺激電極。開啟計算機 和RM6240紡道生理估號采集處理系統(tǒng)的電源。啟動RM6240務(wù)道生理信號采集處理系 統(tǒng)軟件，在其窗I 1點擊“實驗”菜單那，選擇“剌激強度（或頻率）對骨骼肌收縮的影 響”項。儀器參數(shù)：第1通道模式為張力。采集頻率400Hz-lkHz,掃描速度ls/div,靈 敏度10-30g，時間常數(shù)為直流,濾過頻率lOOHZo在“選擇” F拉菜單中選擇“強度/ 頻率”項，顯示刺激參數(shù)。2.3實驗裝置連接將離體的坐骨神經(jīng)腓腸肌標(biāo)本的般竹插入標(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Ho坐骨神經(jīng)放在刺激電極卜.，保持 神經(jīng)與電極接觸良好。調(diào)節(jié)-

5、維微調(diào)器，將前負荷調(diào)至2甌2.4實驗觀察項目2.4.1毀腦脊髓前后堀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)。2.4.2刺激強度對骨骼肌收縮的影響刺激方式：單次，刺激波寬：0.1ms。電極記錄窗 II的記錄按鈕，開始記錄，按刺激器的“刺激”按鈕，刺激強度從0.1V逐漸增人，強 度増量為0.05V,連續(xù)記錄肌肉收縮曲線。記錄閾刺激與閾刺激時的張力和最人刺激與 最大刺激是的張力。2.4.3刺激頻率對骨骼肌收縮的影響將刺激強度設(shè)豐為故人刺激強度，波寬：O.lmso 刺激模式為頻率遞增方式，起始頻率1Hz,步長為1Hz,組間延時犬于10s,連續(xù)記錄 不同頻率是的收縮曲線，

6、觀察不同刺激頻率時的肌肉收縮張力變化。2.4.3同步記錄神經(jīng)干動作電位、骨骼肌動作電位、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。剌激模式為雙刺激，刺激強度為最人刺 激強度，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作電位和收縮用浸潤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)本次。記錄出現(xiàn)冇動作電位無腓 腸肌收縮的時間。2.5 統(tǒng)計方法 結(jié)果以XS表示.統(tǒng)計學(xué)分析釆用Studen

7、ts t-test方法?！緦嶒灲Y(jié)果】3.1嫦蛛坐骨神經(jīng)干閾刺激是0. 5100.211V,此時的收縮張力為1. 4370.828g,最人刺激為0. 9990.409V,此時的收縮張力為11. 1625.797g 一閾強度刺激時的肌肉收縮力1. 4370.828g顯著低于垠人刺激強度刺激時的肌肉收縮力11. 1625.797g,兩者右顯 性差異（p=0. 00020. 05）.表1不同刺激強度刺激坐骨神經(jīng)對蟾蛛腓腸肌收縮張力的影響樣本閾刺激最大刺激強度（V）收縮張力（g）強度（V）收縮張力（g）10.4001.8000.70010.49020.6500.5001.25024.23030.5001

8、.4471.55011.43340.5503.1800.8001637050.5501.832135013.32060.3501.4500.6505.80070.4001.9200.700932080.2500.80003408.70090.8501.1101.4507.900100.9000.3301.2004.053xs0.5400.2111.4370.8280.999+0.40911.162+5.7973.2刺激強度（U）與肌肉收縮張力（T）的關(guān)系：在閾刺激強度最人刺激強度之間，腓腸肌的收縮力隨著刺激強度的增人而增人，刺 激強度大于最人刺激強度.腓腸肌的收縮力不再增人.見圖1。3張 1

9、3E30I穿jot一 -0 95CJ.JJJl.lbJ1.100J.W】JJI. 300表2刺激強度與肌肉收縮張力Z間關(guān)系刺激強度(V)0. 10.90. 951.01.051.11. 151.2收縮000. 330. 6463.3732. 5633.4633.3934. 053張力(g)4.5004.0003.5003.0002.5002.0001.5001.0000.5000.000OOOOOOOOOOOOOOIT TTITTT刺激強度/V系列2圖1.刺激強度與收縮張力關(guān)系曲線3. 3不同頻率刺激刺激坐骨神經(jīng)對腓腸肌收縮張力的影響：刺激波寬0.1ms,最大刺激強度時，單收縮的刺激頻率為1H

10、z,不完全強直收縮的刺激 頻率為5Hz、完全強直收縮的刺激頻率為20. 7Hz 。不完全強直瑕人收縮力18. 44 11.97(g)顯苫高于單收縮的最人收縮力為10.46 5,81 (g) (p = 0.0057 0.05 )和完全強直垠人收縮力74. 82+40.91 )顯菩高于單收縮的垠人收縮力為10.46+5,81 (g) (p=0. 0002 0. 05),見表 3表3不同刺激頻率刺激坐肯神經(jīng)對贈餘腓腸肌收縮張力的影響編號單收縮不完全強直收縮完全強直收縮頻率(Hz)張力(g)頻率(Hz)張力(g)頻率(Hz)張力(g)112. 8056. 6516.023. 052116. 00540

11、. 0021.0101. 003114. 11518. 3223.0122. 014111. 55532. 0618.0129. 155111. 36519. 2429.085. 74615. 5057. 1529.058. 26717. 86510. 9720.029. 168122. 00531. 0015.0105. 02918. 4358. 9818. 075. 841014. 94510. 0718.018. 50XS1010. 465,815018. 44 11.9720. 74.974. 8240.913.4收縮張力與刺激頻率的關(guān)系：隨著頻率刺激的逐漸増人，腓腸肌的收縮力不斷刑加

12、，到完全強直收縮后，再增加刺激 頻率，腓腸肌的收縮力增大趨緩,見圖2：表4刺激頻率與肌肉張力關(guān)系表刺激頻141516率(Hz)17181920張力 14.2915.2117.2218. 3218. 50 18. 5018. 452020刺激頻率(Hz)12345678910111213張力4. 944. 957. 146. 7810. 0710. 2611. 1711.9112. 6115. 0214. 8111. 7213.37(g)123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20系列2刺激頻率/Hz圖2.刺激頻率與收縮張力關(guān)系曲線3. 5不同刺激波間隔對

13、肌肉收縮的影響刺激波間隔為0.5, 2ms, 10ms時，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0. 5ms2ms10ms112.9718.5822.50211.0111.5622. 4335. 245. 3518. 65424.189.0914. 03514. 8015.5715.9062. 713.777. 8471. 541.857, 1386. 367.027. 4091. 691. 766. 31XS8. 947.538. 285.9713. 586.663. 6由于神經(jīng)干在前幾項實驗中受到損傷導(dǎo)致用甘油高滲任試液處理肌肉后的肌肉動 作電位和收縮的實驗失敗，未記錄

14、到有動作電位無腓腸肌收縮的時間?！居懻摗?. 1鋅銅弓刺激神經(jīng)和肌肉時，腓腸肌的收縮反應(yīng)機理：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端接觸，則在接觸部位電流由Cu向 Zn方向流動；而在溶液中則相反，由Zn向Cu流動。當(dāng)鋅銅弓接觸組織時（注意：農(nóng)面必 須濕潤），電沆便沿Zn- nf興裔組織-Cu方向沆動，而產(chǎn)生流動作用。這樣，鋅銅弓好像 一個電池，Zn如同其陽極，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，以便檢驗組織的機能活

15、性。4. 2刺激強度、刺激頻率對肌肉收縮的影響及機制：（1）刺激強度方面：由實驗結(jié)果分析，觀察圖1、表1、表2町知刺激強度達到一定值 時，腓腸肌產(chǎn)生收縮，刺激強度繼續(xù)增加腓腸肌收縮也隨之增強，當(dāng)達到-定強度的時候肌 肉收縮的強度便不再增強。這是由于骨骼肌收縮需要剌激強度達到一定的閾值，因為在神經(jīng) 肌肉接頭處存在終板電位，而終板電位不是動作電位，只有刺激強度達到閾值是才能使得終 板電位影響周I制的肌肉組織，是肌肉組織產(chǎn)生去極化，進而產(chǎn)生收縮，后隨苕刺激強度的繼 續(xù)增加，會有較多的運動單位興奮，肌肉收縮幅度、產(chǎn)生的張力耶不斷增加，此時的刺激均稱為閾上刺激。但卅刺激強度增大到某一臨界值時，所冇的運動

16、單位都被興奮，引起肌肉最 人幅度的收縮，產(chǎn)生的張力也繪人，此時再增加刺激強度，不會再引起反應(yīng)的繼續(xù)增加。（2）刺激頻率方面：由實驗結(jié)果分析，觀察圖2,表3、表4分析當(dāng)刺激強度為最人 刺激時，刺激頻率由1Hz開始增加，以最人刺激電壓的連續(xù)脈沖刺激坐骨神經(jīng)干，剌激波的 間隔時間大于單收縮的持續(xù)時間，肌肉收縮波呈現(xiàn)與剌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 直收縮；融介發(fā)生于收縮期，出現(xiàn)完全強直收縮波，但神經(jīng)干動作電位不發(fā)生融介。隨著刺激波間隔的減小，腓腸肌收縮張力也逐漸增人，強直收縮產(chǎn)生的張力顯著大于單 收縮。肌肉單收縮時

17、，胞漿內(nèi)Ca”濃度升高的持續(xù)時間太短，被激活的收縮蛋白尚未產(chǎn)生最 人張力時，胞漿Ca濃度即已開始卜降，單收縮產(chǎn)生的張力不能達到胞漿內(nèi)Ca1*濃度相應(yīng)的 最人張力。強直收縮時，肌細胞連續(xù)興奮，引起終池中的鈣連續(xù)釋放胞漿內(nèi)的。玄“濃度持續(xù) 升高，使肌肉未完全舒張或未舒張時進一步收縮，使收縮張力逐漸增人，完全強直收縮時收 縮張力達到了一個穩(wěn)定的敲人值。4. 3神經(jīng)干動作電位、骨骼肌動作電位、肌肉收縮曲線三者之間的關(guān)系：當(dāng)儀器給與一 個垠人刺激時，RM6240記錄出神經(jīng)干動作電位、骨骼肌動作電位、肌肉收縮曲線，月圖形 分析，最先產(chǎn)生出神經(jīng)干的動作電位圖像，隨后出現(xiàn)ft骼肌的動作電位圖像，最后出現(xiàn)的是

18、口肉收縮張力曲線。這是由于神經(jīng)肌肉接頭處爭化學(xué)突觸，是由化學(xué)物質(zhì)乙酰膽堿傳遞興奮 信號，化學(xué)傳到是付延時性的，所以故先產(chǎn)生的是神經(jīng)干的動作電位，然后是腓腸肌的動作 電位，動作電位肌細胞T管傳入肌漿網(wǎng)使得鈣離子釋放引起肌肉收縮，這一過程也足何延時 性，所以最后產(chǎn)生的是骨骼肌收縮張力曲線。4. 4改變刺激波間隔神經(jīng)干動作電位、骨骼肌動作電位、肌肉收縮曲線的變化及機制： 刺激波波間隔越大，肌肉產(chǎn)生的肌肉收縮張力越大。剌激波間隔小于0.5ms時，神經(jīng)干的第 2個動作電位消失，肌肉的收縮顯著降低。刺激波間隔小于神經(jīng)干不應(yīng)期，第二個刺激落在 神經(jīng)干的絕對不應(yīng)期內(nèi)，神經(jīng)纖維不發(fā)生興奮。4. 5甘油高滲任試液處理肌肉后神經(jīng)干動作電位、骨骼肌動作電位、肌肉收縮曲線的變 化及機制：廿汕高滲任試液處理肌肉后，隨著時間的延長，記錄曲線由仃動作電位9腓腸肌 收縮，腓腸肌收縮的強度逐漸減弱，直到出現(xiàn)有動作電位，無腓腸肌收縮。其原理甘油高滲 任試液處理肌肉后甘油町選擇性地破壞肌細胞的T管細胞而阻斷興奮-收縮偶聯(lián)過程。甘油選擇性地破壞肌細胞的T管結(jié)構(gòu)后，阻斷興奮-收縮偶聯(lián)過程，應(yīng)只能記錄到肌電，而不發(fā) 生肌肉收縮反應(yīng)。1. 6影響實驗的主要干擾因索以及改進方法：在實驗過程作標(biāo)本