不同刺激强度和频率对骨骼肌收缩的影响.docx

不同刺激强度和频率对骨骼肌收缩的影响 X X X （浙江中医药大学 XXX（专业） XX（班级） XX（几组）XX（学号）） 【摘要】目的：观察在刺激时间、刺激频率恒定的条件下，不同强度的电刺激对肌肉收缩的影响以及观察在刺激时间、刺激强度恒定的条件下，不同频率的电刺激对肌肉收缩的影响。方法：采用微机生物信号采集处理系统和坐骨神经-腓肠肌标本制备方法，观察并记录到不同强度时肌肉收缩形态和张力的变化以及不同频率时的肌肉收缩形态和张力的变化。结果：得到了刺激强度与肌肉张力曲线以及刺激频率与肌肉收缩张力曲线。结论：在一定的刺激强度范围内，刺激蟾蜍坐骨神经，肌张力随强度的增加而增加。但是当刺激强度低于这一范围时，肌肉不发生兴奋，而当刺激强度超过这一范围但不损伤肌肉时，肌肉的张力有最大值，并且保持这个最大值。在不同大小的刺激频率下，肌肉表现为单收缩、不完全强直收缩、完全强直收缩。 【关键词】：刺激频率 肌肉收缩 单收缩 不完全强直收缩 完全强直收缩 钙离子浓度 1 材料和方法 1.1 实验动物：蟾蜍（由浙江中医药大学动物实验中心提供）。 1.2 实验器械：蛙类手术器械、锌铜弓、微调固定器、张力换能器、微机生物型 号采集系统。 1.3 实验药品和试剂：任氏液。 1.4 实验系统连接和参数设置：张力换能器的输出端和生物信号采集处理系统的 输入通道3相连。启动RM6240，在系统窗口设置仪器参数。参数：关闭1、2、 4通道的窗口，将3通道的模式设为张力，采样频率等参数为默认值。刺激器 的模式设为“频率递增”，强度为2V，递增的频率为5Hz，时间间隔为8s。在 “选择”菜单下拉菜单中选择“强度/频率”项，显示刺激参数。 1.5 蟾蜍离体坐骨神经-腓肠肌标本制作 1.5.1 捣毁脑脊髓 ： 取蟾蜍一只，用左手握住，以食指压住其头部尽量前俯， 右手将探针从枕骨大孔刺入，向上刺入脑髓，左右摇动探针以捣毁脑髓， 然后将探针向下，捣毁其脊髓。此时蟾蜍下颌呼吸消失，四肢松软。 1.5.2 剪除躯干上部及内脏 ： 用剪刀在颅骨后端剪断脊柱。左手握住蟾蜍右手 用剪刀沿两侧剪开腹部，剪除躯干上部及内脏，丢入盆内。 1.5.3 剥皮：避开神经，用右手食指和拇指握住脊柱，然后用左手捏住皮肤，逐 步向下拉，剥离皮肤。 1.5.4 洗净双手和用过的全部手术器械。 1.5.5 分离两腿：用剪刀避开两侧坐骨神经，将蟾蜍下肢从中间剪开，淋上部分 任氏液。 1.5.6 分离坐骨神经：去一条腿固定于蛙板上。用玻璃分针暴露坐骨神经的大腿 部分，直至腘窝。剪断股二头肌、半腱肌和半腱肌肌腱，并剪断股三头肌。 自上向下剪断所有的坐骨神经的分支。 1.5.7 完成坐骨神经-小腿标本：将游离的坐骨神经搭在腓肠肌上。用剪刀自膝 关节周围向上剪除并刮除左右的大腿肌肉，在距离膝关节1cm处剪断股骨。 1.5.8 完成坐骨神经-腓肠肌标本：用箭头镊子在腓肠肌标本的跟腱下方穿孔， 结线扎之，提线剪断跟腱。逐渐提起腓肠肌，在膝关节出剪断与小腿起于 部分分离，再淋上任氏液。 1.5.9 检查标本的活性：用锌铜弓刺激坐骨神经，观察腓肠肌是否有反应。 1.5.10 将腓肠肌扎线固定在张力换能器悬臂梁上，与桌面垂直。同时，在坐骨 神经上接上电极。 1.6 启动RM6240，调零，然后开始记录不同强度刺激下骨骼肌张力的影响以及不同刺激频率刺激下骨骼肌张力的影响。 2结果 3 讨论 3.1收缩的产生 刺激神经使神经细胞产生了兴奋，兴奋沿神经纤维传导，通过神经肌肉接头的化学传递，使肌肉终板膜上产生终板电位，从而引起了肌肉的兴奋，传遍整个肌肉纤维，再通过兴奋—收缩耦联使肌纤维中粗细肌丝产生相对滑动，肉眼观为肌肉收缩。 3.2用方形电脉冲刺激组织，在一定的刺激时间下，刚能引起组织发生兴奋的刺激称为阈刺激，所达到的刺激称为阈强度即最小刺激强度， 3.3用方形电脉冲刺激组织，在一定的刺激时间下，能引起组织发生最大兴奋的最小刺激，称为最大刺激，相应的刺激强度叫最大刺激强度。 3.4由图可以看出在一定的刺激强度范围内，肌张力随强度的增加而增加。但是当刺激强度低于这一范围时，肌肉不发生兴奋，而当刺激强度超过这一范围但不损伤肌肉时，肌肉的张力有最大值，并且保持这个最大值。 3.5由图可以看出0.125V是该坐骨神经最小刺激强度，0.200V是坐骨神经最大刺激强度。 3.6在实验过程中，我们刺激的是坐骨神经，而坐骨神经是神经干，由多根神经纤维组成的。当我们在一定的刺激范围内刺激坐骨神经时，只有一部分的神经纤维达到了阈刺激引起的肌肉收缩也只有一部分。而当我们增加刺激强度时，有更多的神经纤维达到阈刺激，就会引起更多的肌肉收缩。所以，在一定范围内，增加刺激强度，肌肉的收缩幅度增加。而超过这个范围之后，所有的神经纤维都达到了阈刺激，再增加刺激强度，肌肉收缩的幅度不会再增加了。而神经细胞的动作电位具有“全或无”的特点，所以当刺激强度未达到神经细胞的阈强度，神经细胞不会发生动作电位，从而也就不会引起骨骼肌收缩即骨骼肌张力的变化。 3.7因为存在不同刺激强度对肌肉收缩有不同影响，所以我们在日常生活中可以针对不同的刺激，发生程度不同的反应和肌肉收缩。 3.8当刺激频率很低时，每次动作电位之后出现一次完整的收缩和舒张过程，这种收缩形式称为单收缩 3.9当刺激频率比较低时，后一刺激引起的收缩落在前一收缩的舒张期内，形成不完全强直收缩。 3.10当刺激频率比较高时，后一刺激引起的收缩落在前一收缩的收缩期内，肌肉处于持续稳定的收缩状态，各收缩波完全融合，为完全强直收缩。 3.11由图可以看出随着刺激频率的增加肌肉的反应依次表现为单收缩，不完全强直收缩和完全强直收缩。肌肉收缩的幅度也增大 3.12在1Hz的刺激频率下，呈单收缩；在3，5，7，9，11，13Hz的刺激频率下，呈现不完全强直收缩，收缩刺激频率低，收缩曲线呈锯齿状；频率持续增高，锯齿越不明显；当刺激频率到达15Hz时，曲线变得光滑，称为完全强直收缩。 3.13在一次单收缩中，完成一次动作电位仅需2-4ms，而完成一次收缩过程则长达数十甚至数百毫秒，因而当动作电位频率增加到一定程度时，由前后连续的两个动作电位所触发的两次收缩就有可能叠加起来，产生收缩的总和。若后一次收缩过程叠加在前一次收缩过程的舒张期，所产生的收缩总和称为不完全强直收缩，若后一次收缩过程叠加在前一次收缩过程的收缩期，所产生的收缩总和则称为完全强直收缩。 3.14在等长收缩条件下，完全强直收缩所产生的张力可达单收缩的3-4倍。这是因为肌细胞动作电位的高频发放能使胞质中钙离子浓度持续升高，一方面可保证收缩蛋白的充分活化并产生最大张力，另一方面能有效克服肌肉组织的弹性缓冲而表达出稳定的最大收缩张力。 3.15在生理情况下，骨骼肌的收缩几乎都以完全强直收缩的形式进行，因为躯体运动神经上的传出神经总是连续成串的，其频率足以引起骨骼肌进行强直收缩，有利于产生强大的收缩张力，完成各种躯体运动和对外界物体做功。 4 结论 4.1 从蟾蜍坐骨神经-腓肠肌的正常兴奋收缩可看出标本制作成功。 4.2在一定的刺激强度范围内，刺激蟾蜍坐骨神经，肌张力随强度的增加而增加。但是当刺激强度低于这一范围时，肌肉不发生兴奋，而当刺激强度超过这一范围但不损伤肌肉时，肌肉的张力有最大值，并且保持这个最大值。 4.2 在一定范围的刺激频率内，刺激蟾蜍坐骨神经，随着频率的递增，逐渐出现单收缩、不完全强直收缩以及强直收缩。 参考文献 [1] 朱大年主编.生理学 第八版.北京:人民卫生出版社.2013 [2] 陆源 林国华 杨午鸣主编.机能学实验教程 第二版 .北京：科学出版社.2010