生理實驗報告蟾蜍骨骼肌生理

1、人體解剖及動物生理學(xué)實驗報告實 驗名稱蟾蜍骨骼肌生理姓名學(xué)號系別組別同組姓名實驗室溫度實驗日期2015年5月7日 一、 實驗題目蟾蜍骨骼肌生理A蟾蜍腓腸肌刺激強度與骨骼肌收縮反應(yīng)的關(guān)系B蟾蜍骨骼肌單個肌肉收縮分析（潛伏期、收縮期和舒張期的確定） C蟾蜍腓腸肌刺激頻度與骨骼肌收縮的關(guān)系二、 實驗?zāi)康拇_定蟾蜍骨骼肌收縮的（1）閾水平和最大收縮以及刺激強度與肌肉收縮之間的關(guān)系曲線（2）收縮的三個時期：潛伏期、縮短期、舒張期（3）刺激頻度與肌肉收縮的關(guān)系三、 實驗方法1、蟾蜍坐骨神經(jīng)-骨骼肌標本的制作及電路連接1) 雙毀髓處死蟾蜍后，剝?nèi)テつw，暴露腰骶叢神經(jīng)，游離大腿肌肉之間的做個神經(jīng)及小腿的腓腸肌，

2、注意不要將脛神經(jīng)與腓神經(jīng)分離。神經(jīng)端結(jié)扎后，剪去無關(guān)分支后游離至膝關(guān)節(jié)處；肌肉端結(jié)扎在肌腱上，將腓神經(jīng)也一起結(jié)扎，結(jié)扎線留長。保留膝關(guān)節(jié)，剪去腿骨，將標本離體。注意保持神經(jīng)肌肉濕潤。2) 用大頭釘將標本的膝關(guān)節(jié)固定于標本盒R2和R3兩記錄電極之間的石蠟凹槽內(nèi)，保證神經(jīng)、肌肉與電極充分接觸。神經(jīng)中樞端接觸刺激電極S1和S2，肌肉接觸記錄電極R3和R4，之間接觸接地電極。3) 肌肉的結(jié)扎線從標本盒中穿出，連接張力換能器。注意連線盡量短，以減小阻力。在實驗過程中，注意標本的休息：將神經(jīng)搭在肌肉上，用浸濕了任氏液的棉花覆蓋神經(jīng)肌肉，保持濕潤。但標本盒內(nèi)避免有過多的液體，防止短路。4) 換能器插頭接RM

3、6240通道1。刺激輸出線兩夾子分別連接標本盒的刺激電極S1和S2，插頭接刺激輸出插口。如果需要記錄肌肉的動作電位，則在肌肉所搭置的記錄電極上連接輸入導(dǎo)線，注意接地，插頭接通道2。2、蟾蜍骨骼肌生理各項數(shù)據(jù)測定A蟾蜍腓腸肌刺激強度和骨骼肌收縮反應(yīng)的關(guān)系1) 打開信號采集軟件，從“實驗”菜單中選取“刺激強度對骨骼肌收縮的影響”，出現(xiàn)軟件自動設(shè)置界面，各項參數(shù)已設(shè)置好，但需要將“采集頻率”修改成“20kHz”，掃描速度仍然是“1.0s/div”。界面的采集通道默認為RM6240B面板上的通道1.刺激模式自動設(shè)置為強度遞增刺激，起始強度為0.02V（可根據(jù)標本特性靈活選擇）2) 檢查裝置連接正確后，

4、點擊“開始記錄”，屏幕下出現(xiàn)掃描線，軟件處于記錄狀態(tài)。（主義不要點擊“開始示波”，在示波狀態(tài)下，文件不能保存。）掃描線如偏離零點較遠，需要調(diào)零：將換能器與標本盒的棉線放松，旋轉(zhuǎn)換能器的調(diào)零鈕，使基線恢復(fù)零點。3) 將換能器連接的棉線拉直，如果基線偏移零位（肌肉被牽拉的程度會影響基線位置），不必去管（不必重新調(diào)零，測量時，將偏移量減去即可）。點擊“開始刺激”，刺激器按一定時間間隔自動輸出單個刺激方波，后一次比前一次強度遞增。將“刺激標注”激活，顯示出每次發(fā)放的刺激的強度。屏幕上應(yīng)出現(xiàn)一系列由刺激觸發(fā)的肌肉收縮曲線，同時可以觀察到標本盒中肌肉的收縮。注意文件的保存（不要移動標本盒與換能器的位置，即

5、肌肉被牽拉的程度保持固定。此要求也適用于B和C。）4) 當收縮幅度不再變化時，停止刺激，停止記錄。5) 應(yīng)用測量工具，確定收縮的閾水平和最大收縮。并確定最大收縮所對應(yīng)的最小刺激強度（即最適刺激強度）。記錄下收縮幅度，刺激和放大器的參數(shù)設(shè)置。（注意在測量時。需將波形適當展開，確保測量數(shù)據(jù)更準確。）6) 繪制刺激強度與肌肉收縮幅度之間的關(guān)系曲線。B單個肌肉收縮分析（確定潛伏期、縮短期、舒張期）1) 將A實驗得到的最大刺激強度對應(yīng)的收縮曲線展開，應(yīng)用測量工具確定收縮的三個時期：潛伏期、縮短期、舒張期。2) 至少測量三次。計算幾次重復(fù)測量得到的三個時期的平均值和標準差。C蟾蜍腓腸肌刺激頻度與骨骼肌收縮

6、的關(guān)系1) 打開信號采集軟件，關(guān)閉通道3和4，保留通道1和2，分別對應(yīng)肌肉收縮信號和肌肉動作電位信號。示波狀態(tài)下修改參數(shù)設(shè)置：采集頻率20kHz；通道1：通道模式為張力，掃描速度400ms/div，靈敏度7.5g（可根據(jù)收縮幅度合理選擇），放大器時間常數(shù)設(shè)為直流，濾波頻率100Hz；通道2：通道模式為生物電，掃描速度400ms/div，靈活度2mv，放大器時間常數(shù)0.001s，濾波頻率1kHz。刺激模式為串單單刺激，波寬1ms，延時20ms，選擇一定的刺激脈沖個數(shù)（10-60個，避免讓肌肉受到過多刺激）和刺激強度（閾上刺激強度即可，不必達到最大刺激強度，避免收縮幅度過大，超出換能器量程）。2)

7、 點擊“開始記錄”，軟件進入記錄狀態(tài)。3) 記錄過程中逐漸提高刺激頻率，在一定的刺激頻率下，點擊“開始刺激”，刺激器按此頻率連續(xù)發(fā)放設(shè)定的刺激脈沖個數(shù)，肌肉出現(xiàn)相應(yīng)的收縮。4) 觀察肌肉收縮的總和現(xiàn)象，確定肌肉收縮的最小融合頻率，觀察肌肉動作電位與收縮的關(guān)系。5) 觀察不同頻率引起肌肉收縮的幅度變化。四、實驗結(jié)果A蟾蜍腓腸肌刺激強度和骨骼肌收縮反應(yīng)的關(guān)系圖1. 蟾蜍腓腸肌刺激強度和骨骼肌收縮反應(yīng)的關(guān)系圖表1 蟾蜍腓腸肌刺激強度與骨骼肌收縮強度的關(guān)系表刺激強度（V）收縮強度（g）刺激強度（V）收縮強度（g）0.180.190.001.490.240.256.967.350.203.310.267

8、.450.214.790.277.590.226.070.287.690.237.460.297.51根據(jù)上表可繪制下圖，曲線圖能更加直觀的顯示蟾蜍骨骼肌收縮強度隨對腓腸肌刺激強度增加的變化趨勢。圖2.蟾蜍腓腸肌刺激強度與骨骼肌收縮強度的曲線圖結(jié)果分析：由上述圖表可以看出，剛開始以較低強度刺激時，骨骼肌并沒有收縮，直到達到閾刺激強度時（閾刺激強度在0.18-0.19V之間），骨骼肌開始收縮；隨著刺激強度的增大，骨骼肌收縮強度逐漸增大；刺激強度約為0.23V時，骨骼肌收縮強度達到最大值，最大值在7.5g左右；在這之后，隨著刺激強度的增大，骨骼肌收縮強度不再明顯增加，而是在最大收縮強度附近波動。產(chǎn)

9、生此現(xiàn)象的原因分析：由于一塊肌肉由許許多多肌纖維組成，骨骼肌的收縮受運動神經(jīng)元的支配。單個運動神經(jīng)元可支配多根肌纖維，一個運動神經(jīng)元與它所支配的肌纖維組成一個運動單位。而不同的運動單位興奮閾值不同。低于閾刺激的刺激強度，神經(jīng)纖維不發(fā)生興奮，其所支配的肌細胞也不發(fā)生反應(yīng)；當刺激電壓達到閾強度時，神經(jīng)干中閾值最低的神經(jīng)開始興奮，其所支配的運動單位也興奮并發(fā)生收縮。刺激強度逐漸增大，神經(jīng)干中興奮的神經(jīng)纖維增加，收縮的運動單位也增加，于是骨骼肌收縮張力增加。當刺激電壓達到最大刺激強度后，所有的神經(jīng)纖維都興奮，其所支配的所有的運動單位也收縮，所有刺激強度再增大。骨骼肌收縮力也不再增加。B蟾蜍骨骼肌單個肌

10、肉收縮分析（潛伏期、收縮期和舒張期的確定） 潛伏期收縮期舒張期圖3 單個肌肉收縮分析圖（潛伏期、收縮期和舒張期的確定）從上圖可看出，當肌肉受到一個單刺激時，產(chǎn)生一次收縮，稱為單收縮。從刺激開始到收縮開始這一段無明顯外部表現(xiàn)的時間，稱為潛伏期。自肌肉開始收縮至收縮達到高峰，是長度縮短或張力增高的時間，稱為縮短期。自收縮高峰開始，曲線較緩慢地下降至基線，為長度或張力恢復(fù)過程的時間，稱為舒張期。表2蟾蜍骨骼肌單收縮潛伏期、縮短期及舒張期數(shù)據(jù)測量表刺激強度（V）潛伏期（ms）縮短期（ms）舒張期（ms）10.2775723520.2886425030.291063247Mean0.288.3361.3

11、3244SD0.011.533.797.94由上表可得到蟾蜍骨骼肌單收縮潛伏期、縮短期及舒張期的數(shù)據(jù)，且每組數(shù)據(jù)間方差較小，由此可證明實驗誤差較小，得到的數(shù)據(jù)也較為準確。C蟾蜍腓腸肌刺激頻度與骨骼肌收縮的關(guān)系圖4蟾蜍腓腸肌刺激頻度與骨骼肌收縮的關(guān)系圖（當前波間隔為500ms）上圖（圖4）顯示的為幾個分離的單收縮，實驗顯示，直到波間隔降低到200ms，蟾蜍的骨骼肌均為分離的單收縮。圖5蟾蜍腓腸肌刺激頻度與骨骼肌收縮的關(guān)系圖（當前波間隔為50ms）圖6蟾蜍腓腸肌刺激頻度與骨骼肌收縮的關(guān)系圖（當前波間隔為25ms）以上兩圖（圖5、圖6）顯示的為幾個收縮反應(yīng)的重疊，即發(fā)生收縮總和。實驗顯示，波間隔在1

12、50ms25ms，骨骼肌均發(fā)生不完全強直收縮現(xiàn)象。圖7蟾蜍腓腸肌刺激頻度與骨骼肌收縮的關(guān)系圖（當前波間隔為20ms）上圖（圖7）顯示的為肌肉發(fā)生強直收縮的現(xiàn)象，可得到一條光滑的曲線。實驗顯示，當波間隔降低到20ms，蟾蜍的骨骼肌會發(fā)生強直收縮現(xiàn)象。實驗次數(shù)波間隔（ms）刺激頻度（Hz）最大收縮幅度（g）現(xiàn)象15002.002.50單收縮23003.332.90單收縮32005.004.06單收縮41506.6717.70不完全強直收縮55020.028.33不完全強直收縮62540.027.14不完全強直收縮72050.029.20完全強直收縮表3 蟾蜍腓腸肌刺激頻度與骨骼肌最大收縮幅度數(shù)據(jù)記

13、錄表實驗結(jié)果分析：上述圖為不同刺激頻率下肌肉收縮的曲線，通過測量可以發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)，最大收縮幅度隨波間隔的減小而增加，即最大收縮幅度隨刺激頻率的增加而增加。但當波間隔減小到一定值（50ms），即刺激頻率增大到一定值（20Hz）后，骨骼肌最大收縮幅度便不再增強，而是在最大值上下波動。若給肌肉不同的有效地頻率刺激，實驗也可以分別觀察到單收縮（25Hz）、收縮總和/不完全強直收縮（6.740Hz）和強直收縮現(xiàn)象（50Hz）。如果后一次刺激落在前一收縮的舒張期，肌肉出現(xiàn)不完全強直收縮；繼續(xù)增大頻率，后一刺激落在前一收縮的收縮期，出現(xiàn)完全強直收縮。由上述圖像也可看出，肌肉動作電位的發(fā)生要先于肌肉的收縮

14、。這是因為神經(jīng)的興奮支配著肌肉的收縮，但二者并不是完全同步的，從神經(jīng)興奮到肌肉的收縮需要一系列的生理生化反應(yīng)及信息的傳遞，而這一系列生理過程需要耗費一定的時間。所以神經(jīng)動作電位的發(fā)生要先于肌肉的收縮。刺激頻率低時，肌肉發(fā)生一連串互不相連的單收縮，這是因為每個新刺激到來時，前一次刺激引起的單收縮已經(jīng)結(jié)束。于是，每個刺激都引起一次獨立的收縮。發(fā)生不完全強直收縮時，每次新的收縮都發(fā)生在前次收縮的舒張期中，肌肉則在自身尚處于一定程度的縮短或張力存在的情況下進行新的收縮，即發(fā)生了收縮總和。當刺激頻率增大到一定的較高程度時，出現(xiàn)完全強直收縮，這是因為連續(xù)刺激時，后來的每個刺激都可能總是落在前一次收縮的收縮

15、期結(jié)束之前，各次收縮的張力或長度變化發(fā)生融合而疊加起來。五、 分析與討論1、 刺激強度與收縮幅度的關(guān)系是怎樣的？為什么？（1）刺激強度到達閾刺激時腓腸肌開始收縮，在最大刺激前收縮幅度隨刺激強度增大而增大，到達最大刺激強度后，再增大刺激強度，收縮強度也不會再增大，而是在最大值附近波動。（2）由于一塊肌肉由許許多多肌纖維組成，骨骼肌的收縮受運動神經(jīng)元的支配。單個運動神經(jīng)元可支配多根肌纖維，一個運動神經(jīng)元與它所支配的肌纖維組成一個運動單位。而不同的運動單位興奮閾值不同。低于閾刺激的刺激強度，神經(jīng)纖維不發(fā)生興奮，其所支配的肌細胞也不發(fā)生反應(yīng)；當刺激電壓達到閾強度時，神經(jīng)干中閾值最低的神經(jīng)開始興奮，其所

16、支配的運動單位也興奮并發(fā)生收縮。刺激強度逐漸增大，神經(jīng)干中興奮的神經(jīng)纖維增加，收縮的運動單位也增加，于是骨骼肌收縮張力增加。當刺激電壓達到最大刺激強度后，所有的神經(jīng)纖維都興奮，其所支配的所有的運動單位也收縮，所有刺激強度再增大。骨骼肌收縮力也不再增加。2、什么是潛伏期？你認為本實驗所測的潛伏期內(nèi)發(fā)生了怎樣的生理過程？（1）從刺激開始到到肌肉機械收縮之前這一段無明顯外部表現(xiàn)的時間，稱為潛伏期。（2）潛伏期內(nèi)發(fā)生了很多生理過程，包括刺激產(chǎn)生的動作電位以局部電流的在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)；興奮在神經(jīng)-肌肉接頭處傳導(dǎo)；動作電位在骨骼肌細胞上的傳導(dǎo)；骨骼肌細胞的興奮-收縮耦聯(lián)等過程。其與舒張期顯著相關(guān),機械收縮

17、之前肌纖維的生物化學(xué)活動對肌肉的舒張機制有調(diào)制作用。3、 肌肉的收縮期和舒張期分別發(fā)生了怎樣的生理過程？肌肉的收縮和舒張是否都需要能量？（1）動作發(fā)生開始到收縮幅度最大點是收縮期，之后到恢復(fù)常態(tài)是舒張期。收縮期和舒張期主要過程：骨骼肌細胞的興奮-收縮耦聯(lián)。橫橋周期中骨骼肌的粗細肌絲相對滑行，使張力增大或減小。（2）肌肉的收縮和舒張都需要能量。4、 刺激頻率和肌肉動作電位及收縮的關(guān)系分別是怎樣的？（1）刺激頻率和肌肉動作電位：肌肉動作電位不會隨著刺激頻率的增大而發(fā)生疊加，刺激頻率只會改變肌肉動作電位的峰值及時程。（2）刺激頻率和肌肉收縮：當刺激頻率較小時，肌肉表現(xiàn)為連串的單收縮；增大刺激頻率，使

18、刺激的間隔大于一次肌肉收縮的持續(xù)時間兵小于一次肌肉收縮舒張的持續(xù)時間時，動作電位發(fā)生部分疊加，肌肉則呈現(xiàn)鋸齒狀的收縮波形，產(chǎn)生不完全強直收縮；繼續(xù)增大刺激頻率，使刺激的間隔小于一次肌肉收縮的時間時，動作電位疊加程度增大，在每次收縮后不能舒張而是繼續(xù)受到下一個刺激繼續(xù)收縮，肌肉產(chǎn)生完全強直收縮。5、 動作電位會發(fā)生疊加么？為什么？（1） 肌肉動作電位不會隨著刺激頻率的增大而發(fā)生疊加。（2） 因為動作電位具有“全或無”的特點，只要刺激達到動作電位閾值，就會產(chǎn)生動作電位，且由于不應(yīng)期的存在動作電位不會發(fā)生疊加，只能單獨存在。6、 骨骼肌為什么可發(fā)生強直收縮？強直收縮在幅度上與單收縮有何差別？有何生理意義？（1）骨骼肌發(fā)生強直收縮的原因：連續(xù)刺激時，后來的每個刺激都可能總是落在前一次收縮的收縮期結(jié)束之前，各次收縮的張力或長度變化發(fā)生融合而疊加起來就會產(chǎn)生完全強直收縮