實驗名稱：坐骨神經腓腸肌標本制備& &

　不同強度和頻率的刺激對肌肉收縮的影響

　一、實驗目的 ①掌握基本手術器械的使用方法，學習制備具有正常興奮收縮功能的蛙類坐骨神經腓腸肌標本的基本操作技術。

　②學習神經-肌肉實驗的電刺激方法及肌肉收縮的記錄方法。

　③觀察刺激強度與肌肉收縮反應的關系。

　④觀察不同頻率的閾上刺激引起肌肉收縮形式的改變及關系。

　二、實驗摘要

　肌肉組織的興奮主要表現為收縮活動。一個刺激是否能使組織發生興奮，不僅與刺激形式有關，還與刺激時間、刺激強度有關。用方形電脈沖刺激組織，在一定的刺激時間（波寬）下，剛能引起組織發生興奮的刺激稱為閾刺激，所達到的刺激強度稱為閾強度；能引起組織最大興奮的最小刺激，稱為最大刺激，相應的刺激強度叫最大刺激強度；界于閾刺激和最大刺激間的刺激稱為閾上刺激，相應的刺激強度稱為閾上刺激強度。

　肌肉收縮的形式，不僅與刺激本身有關，而且還與刺激頻率相關。若刺激頻率較小，使刺激間隔大于一次肌肉收縮舒張的持續時間，則肌肉收縮表現為一連串的單收縮；增大刺激頻率，使刺激間隔大于一次肌肉收縮舒張的時間、小于一次肌肉收縮舒張的持續時間，則肌肉產生不完全強直收縮；繼續增加刺激頻率，使刺激間隔小于一次肌肉收縮的收縮時間，則肌肉產生完全強直收縮。

　三、材料與方法 （1）材料：培養牛蛙、任氏液、常用手術器械、粗剪刀、蛙板、蛙釘、鋅銅弓、培養皿、滴管、棉線、張力換能器、雙凹夾、三角支架、保護電極、一維位移微調器、RM6240C 型多道生理信號采集處理系統 （2）方法：

　1、坐骨神經腓腸肌標本制備 ①材料：牛蛙、常用手術器械、玻璃板、鋅銅弓、培養皿、滴管、任氏液、粗剪刀、蛙板、蛙釘、粗棉線 ②方法：使用毀髓針將牛蛙進行雙毀髓，用手術器械剝離后肢標本，依次分離兩后肢，坐骨

　神經，股骨頭，游離腓腸肌后使用鋅銅弓進行檢驗，獲得具有正常興奮收縮功能的腓腸肌標本。

　2、不同強度和頻率的刺激對肌肉收縮的影響 ①材料：蛙、任氏液、常用手術器械、粗剪刀、蛙板、蛙釘、棉線、大頭針、張力換能器、雙凹夾、三角支架、保護電極、一維位移微調器、RM6240 型多道生理信號采集處理系統 ②方法：啟動電腦與 RM6240 型系統軟件，設置儀器參數與時間參數（儀器參數：通道模式為張力，采樣頻率 400hz-1khz，掃描速度 1s/div，靈敏度 10-30g，時間參數：放大倍數100-200，耦合方式為 DC，上限頻率 10HZ，采樣間隔：1-5ms）。將腓腸肌跟腱的扎線固定在張力換能器的懸臂梁上，調節微距調節器（前負荷：1.5g），把刺激電極放在刺激電極上，保持接觸良好。改變刺激強度與刺激頻率（刺激強度實驗：刺激方式單次，刺激波寬 0.1ms，刺激強度從 0.1v 逐漸增大，強度增量 0.05v，連續記錄肌肉收縮曲線，記錄閾刺激和最大刺激值，測量每一刺激強度所對應的肌肉收縮張力；測量最大刺激時肌肉的收縮期和舒張期的時間。刺激頻率實驗：采用連續單刺激，自動頻率方式，起始頻率 1hz，結束頻率 30hz，步長 1hz，組間延時大于 5s，連續記錄不同頻率時的肌肉收縮曲線，觀察不同頻率時的肌肉收縮形態和張力變化，觀察測量各刺激頻率所對應的肌肉收縮的最大張力），觀察并記錄其對骨骼肌收縮的影響。

　四、實驗結果 （1）坐骨神經腓腸肌標本制備

　 在實驗中，雙毀髓后的牛蛙四肢癱軟，雙腿下垂不再進行收縮。解剖后，可看見牛蛙心

　臟仍在收縮跳動，并能觀察到胃、肝、兩側的腎、大小腸、肺部等器官。游離腓腸肌后，用鋅銅弓檢驗坐骨神經的正常興奮收縮功能，當蘸有液體的鋅銅弓接觸坐骨神經時，能明顯引起腓腸肌收縮舒張。

　（2）刺激頻率對骨骼肌的收縮的影響 ①實驗截圖：

　 ②實驗數據：

　實驗項目

　收縮形態

　 張力變化

　 收縮最大張力

　刺激頻率（Hz）

　1 收縮 2.63±0.61 3.24 2 不收縮 2.65±0.7 3.35 3 收縮 2.67±1.01 3.68 4 收縮 2.7±1.44 4.14 5 收縮 2.74±1.73 4.47 6 收縮 2.78±1.89 4.67 7 收縮 2.83±1.88 4.71 8 收縮 2.89±1.85 4.74 9 收縮 2.93±1.96 4.89 10 收縮 2.98±1.98 4.96 11 收縮 3.02±2.04 5.06 12 收縮 3.06±2.09 5.15 13 收縮 3.09±2.19 5.28 14 收縮 3.14±2.26 5.4 15 收縮 3.18±2.39 5.57 16 收縮 3.24±2.48 5.72 17 收縮 3.28±2.51 5.79 18 收縮 3.31±2.46 5.77 19 收縮 3.32±2.45 5.77

　20 收縮 3.35±2.44 5.79 21 收縮 3.39±2.51 5.9 22 收縮 3.45±2.56 6.01 23 收縮 3.51±2.65 6.16 24 收縮 3.61±2.71 6.32 25 收縮 3.68±2.93 6.61 26 收縮 3.83±3.06 6.89 27 收縮 3.9±3.17 7.07 28 收縮 3.99±3.23 7.22 29 收縮 4.98±2.22 7.2 繪制折線圖可得：

　刺激頻率與骨骼肌張力平均值變化關系01234561 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29刺激頻率張力大小系列1

　根據圖表，我們可知折線圖總體平緩，呈上升趨勢，且上升幅度小。即刺激頻率逐漸提高時，張力大小隨之增大，且增幅小。在刺激頻率較小與較大時，增加相同量的刺激頻率，所引起的張力增大值相近。

　（3）刺激強度對骨骼肌收縮的影響 ①實驗截圖：

　②實驗數據：

　實驗項目 收縮幅度（g）

　收縮期時間（s）

　舒張期時間（s）

　刺激強度（V）

　0.2 0.044 — — 0.3 0.029 — — 0.4 0.059 — — 0.5 0.264 — — 0.6 0.476 — — 0.7 0.447 — — 0.8 0.447 — — 0.9 0.44 — — 1 0.462 — — 1.1 0.498 — — 1.2 0.469 — — 1.3 0.513 — — 1.4 0.447 — — 1.5 0.418 — — 1.6 0.528 0.05 0.2

　繪制折線圖得：

　不同刺激強度對骨骼肌收縮的影響00.10.20.30.40.50.61 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16刺激強度（0.1V）收縮幅度（g）系列1

　根據圖像，我們可知當刺激強度逐漸增大時，收縮幅度先是跳躍性增大，其后保持一定波動，到達某個最大值開始逐漸下降。

　五、討論 1、坐骨神經-腓腸肌標本在受到電刺激時是否表現“全或無”的特性，為什么？ 答：

　首先，“全或無現象”所描述的是“細胞要產生動作電位，刺激強度和刺激持續時間必須達到一定的閾值。任何性質的刺激一旦刺激強度達到了閾值，動作電位就會立刻產生，刺激強度和刺激持續時間低于閾值不產生動作電位（無），動作電位一旦發生，其幅值達到最大（全）”。——摘自《人體生理學》（第三版）

　我認為，在刺激強度-收縮幅度實驗中某種程度上存在“全或無”現象，在刺激頻率-收縮幅度實驗中則并不存在該現象。

　上圖為刺激頻率-收縮幅度的整體數據圖像，可知在 0.1-3V 的范圍內，收縮幅度緩慢且不斷上升，不存在收縮幅度“立刻產生”且“一旦發生幅值達到最大”的現象。

　 上圖為刺激強度-收縮幅度實驗的整體數據圖像，可知強度在達到某個閾限后，顯著且穩定地產生了收縮幅度，并在測量中獲得了一系列相對近似的收縮幅度。整體符合“全或無”特性。同時，開始階段產生的少量較弱收縮幅度，及各個測得幅度之間的差異，也表示了此實驗只是在一定程度上接近“全或無”特性。

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