刺激强度刺激频率对骨骼肌收缩的影响一实验报告

实验报告

实验人员：孙芳 班次：7年制2班 组别：2 日期：2014/9/24 指导老师：沈建新

小组成员：XXX，YYY，ZZ

试验号和题目：一、刺激强度、刺激频率对骨骼肌收缩的影响

实验目的：1、了解并熟悉计算机生物机能实验系统的组成和基本使用方法

2、制备具有生理活性的坐骨神经-腓肠肌标本

3、观察记录刺激强度、刺激频率对骨骼肌收缩的影响

实验对象：蛙

实验药品与器材：任氏液；生物信号采集系统，蛙类手术器械，蛙捣毁针，保护电极，张力换能器，万能支架、连接导线等。

实验方法：

1、坐骨神经-腓肠肌标本的制备：1) 洗干净实验动物 2) 双毁髓：：找到枕骨大孔处将刺蛙针刺入1-2mm，分别捣损脑组织和脊髓。3)剥制后肢，分离一侧后肢 4) 分离坐骨神经，穿线备用 5) 游离腓肠肌，肌腱结扎备用 6) 标本检验。

2、连接实验装置： 将换能器的输出线接至BL-420F生理记录装置的1通道，保护电极接至电脉冲输出通道。然后把制备好的坐骨神经-腓肠肌标本棉线的另一端接在张力换能器上，将坐骨神经通过保护电极接至电脉冲刺激输出通道，而腓肠肌肌腱端的棉线与张力换能器簧片相连，保持适度松紧并与桌面垂直。

3、2、实验记录：开机后进入实验 先用单刺激，找出阈强度、最适刺激强度；然后固定最适刺激强度，用连续单刺激，找出出现完全强直收缩时的最小刺激频率。

实验结果：

1、刺激强度与肌肉的收缩关系实验

图1 刺激强度与骨骼肌收缩的关系（蛙坐骨神经-腓肠肌标本）

A.肌肉收缩强度（右侧为标尺）；B.刺激标记（单位为V）

图片中，在低于的电压刺激时，肌肉不发生收缩，说明在较低的电位刺激时，并不能引起肌肉发生收缩反应。而随着刺激强度的增大,用电压刺激的时候，蛙的腓肠肌收缩一次，表明神经接受刺激，兴奋沿神经传导至腓肠肌，引起腓肠肌肌膜电位发生变化，同时兴奋收缩，这说明蛙坐骨神经-腓肠肌标本的阈电位为之间接近。随着刺激强度的不断增加，有较多的神经纤维兴奋，肌肉的收缩反应也相应逐步增大。当用以上的电压刺激时，肌肉的收缩强度不再随着电压的变大而变大，表明蛙坐骨神经-腓肠肌标本的最适刺激强度为接近（之间）。

2、刺激频率与肌肉收缩的关系实验

图2、 刺激频率与肌肉收缩的关系实（现代实验）

A.肌肉收缩强度（右侧为标尺）；B.刺激标记（单位：Hz，V）

在用强度为的电压改变频率刺激神经时，肌肉的收缩频率随着刺激电流频率的变大而发生变化。首先，在1Hz的电流刺激神经干时，肌肉出现单收缩，其大小形状相同；随着频率的逐渐变大，当刺激频率为3Hz时肌肉发生不完全强直收缩，标本呈现快速连续颤动，张力曲线成锯齿状；刺激频率越来越大，重叠区域越来越大，最后在频率到达15Hz时，发生完全强直收缩，肌肉呈现一持久强力收缩，张力曲线平滑并高于单收缩与不完全强直收缩。

结果分析讨论

1、从刺激到产生收缩的过程：

腓肠肌的收缩是由支配它的坐骨神经兴奋引起的，坐骨神经末梢和腓肠肌靠近处形成神经-肌肉接头。坐骨神经干受到刺激后，神经细胞膜上离子通道开放，引起膜内外电位发生变化，膜去极化达到阈电位水平后产生动作电位（单个阈下刺激是不能产生动作电位的）。动作电位产生后会沿着细胞纤维传至神经末梢，轴突末梢膜去极化，引发该处特有的电压门控性钙离子通道开放，细胞间隙中的钙离子顺化学梯度进入轴突末梢，触发其内囊泡的移动、融合和排放递质。递质与终板膜上相应受体结合使终板膜上的离子通道开放形成终板电位，当终板膜处的肌细胞膜的静息电位因去极化达阈电位水平时产生动作电位传到整个肌细胞将引起肌肉兴奋，肌肉通过粗细肌丝的滑行完成兴奋收缩耦联过程，出现一次机械收缩。

2、刺激强度与频率和肌肉收缩的关系：

单根神经纤维或肌纤维对刺激的反应是“全或无”式的。但在神经纤维肌肉标本中，则表现为当刺激强度很小时（阈下刺激），不能引起神经纤维动作电位的产生和肌肉的收缩；当刺激强度在一定范围内变动时，肌肉收缩的幅度与之成正比。因为一条坐骨神经干是由许多兴奋性不同粗细不等的神经纤维所组成的。弱刺激只能使其中少量兴奋性高的神经纤维先兴奋，并引起它所支配的少量肌纤维收缩。随着刺激强度逐渐增大，发生兴奋的神经纤维数目逐渐增多，其所引起收缩的肌纤维数目亦增多，结果肌肉收缩幅度随刺激强度的增加而增强。当刺激达到某一强度时，神经干中全部神经纤维兴奋，它们所支配的全部肌纤维也都发生兴奋和收缩，从而引起肌肉的最大收缩。此后，若再继续增强刺激强度，肌肉收缩反应不再继续增大。可见在一定范围内，骨骼肌收缩力的大小决定于刺激的强度。

3、刺激频率与肌肉收缩的关系：

蛙腓肠肌在收缩时，肌细胞会相继出现绝对不应期、相对不应期、超常期和低常期，若在相对不应期或者超常期早期给予细胞另外一个刺激，肌细胞的第一次兴奋正处于舒张期，而新的刺激会使得肌肉发生收缩，这样肌肉会出现持续收缩的状态，称之为不完全强直收缩；但若在肌细胞兴奋地低常期或者超常期后期给予一个新的刺激，肌细胞此时正处于收缩状态，新的刺激也会使得细胞收缩，两次收缩效果相叠加，肌肉处于持续最大收缩状态，此称之为完全强直收缩。不同频率的电脉冲刺激神经时，肌肉会产生不同的收缩反应。若刺激频率较低，每次刺激的时间间隔超过肌肉单次收缩的持续时间，则肌肉的反应表现为一连串的单收缩；若刺激频率逐渐增加，刺激间隔逐渐缩短，肌肉收缩的反应可以融合，开始表现为不完全强直收缩，以后成为完全强直收缩。

4、 为什么刺激频率增高肌肉收缩的幅度也增大

随着刺激频率的增高，各次刺激引起的收缩过程发生融合而叠加起来，这时肌肉强直收缩产生的张力大于单收缩，这可能与连续刺激肌肉时，从肌质网重复释放的Ca2+浓度，使横桥得以有较长的时间持续活动有关

注意事项 1． 经常用任氏液浸润标本，保持生理活性。

2. 分离肌肉时应按层次剪切。分离神经时，必须将周围的结缔组织剥离干净。切勿让蟾蜍的皮肤分泌物和血液等沾污神经和肌肉，也不能用水冲洗，否则会影响神经肌肉的功能。

3． 每次刺激后须让肌肉休息30s以上 ，连续刺激不超过5秒，以免标本疲劳。 如果肌肉在未给刺激时即出现挛缩，需检查电器接地是否良好。

4． 找准最适刺激强度，以防刺激过强而损伤神经.

5． 换能器与标本连线的张力保持不变。

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