实验三 骨骼肌收缩特性和收缩形式的观测

一、实验目的：

1、学习电刺激方法及肌肉收缩的记录方法

2、观察刺激强度、刺激频率与肌肉收缩反应的关系

3、观察骨骼肌单收缩、收缩的总和及强直收缩现象

二、实验原理：

1、肌肉、神经和腺体组织称为可兴奋组织，其兴奋性较大，且不同组织、细胞的兴奋表现亦不相同，肌肉组织的兴奋主要表现为收缩活动。刺激要使可兴奋组织发生兴奋，就必须达到一定的刺激量，即刺激强度、刺激时间和强度-时间变化率必须达到一定的值。通过固定后两个条件，改变刺激强度，记录和测量肌肉的收缩张力，使肌肉组织刚好能发生兴奋的刺激称为阈刺激，阈刺激的强度称为阈强度。随着刺激强度的增加，肌肉的收缩张力也相应增大，刺激强度大于阈值的刺激称为阈上刺激，能引起组织产生最大兴奋的最小刺激称为最大刺激，其强度称为最适刺激强度。

2、整块骨骼肌或单个肌细胞在受到一次阈或阈上的刺激时，先发生一次动作电位，紧接着出现一次收缩，后者称为单收缩。单收缩全过程可分为三个时期：潜伏期、收缩期和舒张期，收缩期持续时间较舒张期短。如果给肌肉以连续的脉冲刺激，则肌肉的收缩形式将随刺激的频率高低而不同。当刺激间隔大于单收缩时程，因每一个新的刺激到来时，由前一次刺激引起的单收缩过程已经结束，于是每次刺激都引起一次独立的单收缩。当刺激间隔小于单收缩的时程而大于不应期，则出现两个收缩反应的重叠，即收缩的总和；如果第二个刺激在第一个收缩反应的不应期内，则第二个刺激不产生收缩反应。

3、当刺激频率增加到某一限度时，后来的刺激有可能在前一次收缩的舒张期结束前就出现，于是肌肉在未完全舒张（自身尚处于一定程度的缩短或张力存在）的基础上便进行新的收缩，这就发生了收缩过程的复合，这样连续进行下去，肌肉就表现为不完全强直收缩，其特点是每次新的收缩都出现在前次收缩的舒张期过程中，在描记曲线上形成锯齿形；如果刺激频率继续增加，肌肉就有可能在前一次收缩的收缩期结束前或在收缩期的顶点开始新的收缩，于是各次收缩的张力或长度变化就可以融合而叠加起来，使描记曲线上的锯齿形消失，这就是完全强直收缩。

三、实验器材

1、实验动物：牛蛙

2、实验器材：牛蛙的坐骨神经-腓肠肌标本、常用手术器械、生理信号采集系统、肌槽、张力传感器、支架、双凹夹、培养皿、滴管、任氏液、棉线

四、实验步骤

1、实验仪器用品的准备

打开生理信号采集系统，连接张力传感器与刺激输出。将标本的股骨头固定在肌槽的固定孔或夹缝内，腓肠肌肌腱上的扎线与张力传感器的应变梁相连，坐骨神经搭在肌槽内的两个金属电极上，电极接头与刺激输出线接通。调节扎线松紧度，使肌肉自然拉平(保证肌肉一旦收缩，即可牵动张力传感器的应变梁)。

2、计算机采集系统的准备

开通与张力传感器相连的通道，选择张力信号输入，然后启动波形显示图标，此时显示通道中出现扫描线。调节刺激装置的设置，将延时、波宽及刺激强度调至适当大小，选择好刺激方式。启动刺激图标，调节扫描基线接近刺激标记线后即可进行实验。

3、实验观察

（1）观察刺激强度与收缩反应的关系。从实验模块中选择神经肌肉的强度与收缩反应的实验项目，初始刺激强度为0.01-0.05 V，增量为0.005 V，启动刺激图标，观察肌肉收缩反应。分析该标本的阈刺激强度、阈上刺激强度和最适刺激强度。当出现3-4次同等高度的收缩曲线时，停止刺激。

（2）观察腓肠肌的单收缩时程。选用单刺激方式，调节刺激强度，使肌肉收缩的幅度适中。将实验用通道的扫描速度调快，启动刺激开关。当显示通道出现一个单收缩曲线时，立即点击暂停图标。测量单收缩的三个时程：潜伏期，收缩期与舒张期。

（3）观察肌肉收缩的总和现象。启动波形显示图标，调节刺激设置为双刺激方式，并使两个阈上刺激强度相等。先调节刺激间隔大于单收缩的时程，然后逐渐缩短刺激间隔，分别观察并记录肌肉收缩形式的变化。

（4）观察肌肉的强直收缩。调节刺激设置为串刺激或连续单刺激方式，或设置高级刺激方式，自定义组数，设定不同组的刺激频率和脉冲数，刺激频率与脉冲数呈正比增长，观察并记录肌肉收缩曲线的变化。

5、注意事项

1、如果肌肉在未给刺激时即出现挛缩，是由于漏电等原因引起的，需检查仪器接地是否良好。

2、 做肌肉最大收缩时，刺激强度不宜太大，否则会损伤神经。

3、离体坐骨神经腓肠肌标本制备好后需在任氏液中先浸泡一定时间。

4、 在肌肉收缩后，应让肌肉休息一定时间再作下一次刺激，特别是在观察刺激频率的影响时。

6、思考题

1、同一标本的阈刺激强度与最适刺激强度是否会发生变化，为什么？

答：会的。由于实验过程中的电刺激会使得肌肉标本发生变化，神经的兴奋性也会相应的收到一定影响；任氏液的浸泡也会对兴奋性造成影响的。

2、刺激骨骼肌与刺激神经的单收缩曲线有何不同？

答：神经收缩和肌肉兴奋都是一种电活动，都是以细胞膜上的动作电位的产生与传导为标志的坐骨神经干兴奋是诱发骨骼肌细胞膜产生兴奋的刺激因素坐骨神经干动作电位发生在腓肠肌动作电位发生之前两种电活动的幅度持续时间以及不应期等各方面的不同肌细胞膜动作电位是骨骼肌兴奋的根本标志。他通过兴奋——收缩偶联才引发骨骼肌的机械收缩活动，肌电发生在先，机械活动发生在后，从曲线的幅度上说，肌肉收缩的曲线与肌电兴奋的曲线完全不是一个概念，没有可比性。从曲线的持续时间来说，骨骼肌收缩的机械收缩曲线远比其动作电位时程长。骨骼肌的兴奋活动具有不应期，骨骼肌收缩的机械不存在不应期，因此骨骼肌收缩曲线可以发生部分融合，甚至完全融合，但是骨骼肌兴奋动作电位是无法融合的。

七、实验观察

1、启动刺激图标，观察肌肉收缩反应。如果肌肉无收缩反应，则适当增加刺激强度，其他刺激参数保持不变。间隔少许时间，同法进行第二次刺激，直到出现肌肉的最小收缩。测量收缩幅度并记下刺激强度，此时的刺激强度为阈强度。

2、同法逐渐增加刺激强度，观察刺激强度与肌肉收缩反应的关系。

3、当刺激强度达到某一数值后，肌肉收缩幅度不再随刺激强度的增加而升高,记录3—4次同等高度的收缩曲线和刺激强度。

实验中的两个示意图如下：

最适刺激

不完全强直收缩和完全强直收缩

我们的数据：时长：0.73s 标高：39.424mm 阈强度刺激为：2.1V

八、实验总结

1、有上一次实验（实验一）作为基础，本次试验材料的制备非常顺利，并且制备的实验材料非常完好；

2、实验过程中，要用到电脑、生理信号采集系统、张力传感器等用电器其中有的仪器不会使用，也是实验结果不明显的原因之一；

3、实验需要对一个实验软件的使用，操作者也不明白如何使用这样的软件；

4、首先应该进行实验仪器的使用和软件的应用的相关说明，并熟悉它们后在使用；

5、两次实验下来，团队合作非常重要，少一人则会影响实验的进行；

6、不懂得地方进行讨论，进而问老师或者同学；

7、每改变一次刺激频率后,应休息0.5-1 min, 每次刺激不要超过3-4 秒,以免标本疲劳。

实验三 骨骼肌收缩特性和收缩形式的观测084120003陈明辉