离体蟾蜍坐骨神经腓肠肌标本制备.pdf

实验 5 1 离体蟾蜍坐骨神经腓肠肌标本制备 Sciatic gastrocnemius Preparation of Toad 蛙类的某些基本生命活动和生理功能与哺乳类动物有相似之处 而且其离体组织的生活条 件比较简单 易于控制和掌握 来源也较丰富 因此在生理学实验 常用蛙或蟾蜍的坐骨神经 腓肠肌标本来观察神经肌肉的兴奋性 刺激与反应的规律及肌肉收缩的特点等 制备具有正常 兴奋收缩功能的蛙类坐骨神经腓肠肌标本是生理学实验的基本操作技术之一 1 材料和方法 材料和方法 1 1 材料 蟾蜍或蛙 蛙板 探针 粗剪刀 手术剪刀 尖镊子 玻璃分针 大头针 培养皿 滴管 瓷碗 锌铜弓 任氏液 1 2 方法 1 2 1 毁脑脊髓 取蟾蜍一只 用左手握住 以示指压其头部前端使其尽量前俯 图 5 1 1 右手持探针自枕骨大孔处垂直刺入 进针深度约 2mm 有脱空感即到达椎管 随即将探针改变 方向向上刺入颅腔 向各侧不断搅动 彻底捣毁脑组织 再将探针原路退出 向下刺向尾侧 捻动探针使逐渐刺入整个椎管内 捣毁脊髓 此时蟾蜍下颌呼吸运动应消失 四肢松软 即成 为一毁脑脊髓的蟾蜍 pithed toad 否则须按上法再行捣毁 预习要求 1 理论知识 生理溶液的的配制 任氏液是蛙类的生理溶液 2 技术知识 蛙类的毁脑脊髓技术 图 5 1 1 毁蟾蜍脑脊髓 1 2 2 剪除躯干上部及内脏 用粗剪刀在颅骨后方剪断脊柱 左手握住蟾蜍下肢 大拇指抵住 脊柱尾骨 右手用粗剪刀沿脊柱两侧 避开坐骨神经 剪开腹壁 此时躯干上部及内脏即全部 下垂 图 5 1 2 剪除全部躯干上部及内脏组织 弃于瓷碗内 图 5 1 2 剪除躯干上部及内脏 1 2 3 剥皮 避开神经 左手持镊子夹住脊柱 右手捏住皮肤边缘 向下牵拉剥离皮肤 拉至 大腿时 如阻力较大 可先剥下一侧 再剥另一侧 将全部皮肤剥除后 将标本置于盛有任氏 液的培养皿中 然后洗净双手和用过的全部手术器械 再进行下列步骤 1 2 4 完成标本的坐骨神经部分 方法 避开坐骨神经 用粗剪刀从背侧剪去骶骨 然后沿中线将脊柱剪成左右两半 再 从耻骨联合正中央剪开 将已分离的标本浸入盛有任氏液的培养皿中 取腿一条 先用玻璃分 针沿脊柱侧游离坐骨神经腹腔部 然后用大头针将标本背位固定于蛙板上 用玻璃分针在股二 头肌和半膜肌之间的坐骨神经沟内 纵向分离暴露坐骨神经的大腿部分 直至分离至腘窝胫神 经分叉处 然后剪断股二头肌腱 半腱肌和半膜肌肌腱 并绕至前方剪断股四头肌腱 自上向 下剪断所有坐骨神经分支 将连着 3 4 节椎骨的坐骨神经分离出来 将已游离的坐骨神经搭在 腓肠肌上 用粗剪刀自膝关节周围向上剪除并刮净所有大腿肌肉 在距膝关节约 1cm 处剪断股 骨 弃去上段股骨 保留部分即为坐骨神经腓肠肌标本 图 5 1 3 图 5 1 3 坐骨神经 腓肠肌标本 方法 上述已剥皮的标本不先分离两腿 取仰卧位 用玻璃分针将两侧坐骨神经紧靠脊 柱根部各结扎一线暂不剪下 再将标本俯卧 用三根大头针钉在蛙板上 使充分伸直成人字型 用尖头镊子夹住骶骨尾端稍向上提 使骶部向上窿起 用粗剪刀水平位剪除骶骨 用弯头玻璃 分针自剪口处伸入将一侧坐骨神经轻轻勾出 在其下方横置玻璃分针 使其暴露于剪口上方并 具有一定的张力 用玻璃分针在坐骨神经沟内分离出坐骨神经的大腿部分 直至腘窝处 剪断 股二头肌和半膜肌等肌腱 剪断前方的股四头肌腱 然后以同样的步骤 处理另一侧之大腿坐 骨神经 撤除固定 从脊柱根部剪断坐骨神经 手执结扎线将神经轻轻提起 顺序向下剪断其 所有分支 将神经搭在腓肠肌上 用粗剪刀自膝关节周围向上剪除刮净所有大腿肌肉 距膝关 节约 1cm 处剪断股骨 依同法处理另一侧标本 用尖头镊子在上述坐骨神经腓肠肌标本的跟腱 下方穿孔 穿线结扎 提起结扎线 在结扎线下方剪断跟腱 并游离腓肠肌至膝关节处 用粗 剪刀水平方向伸进腓肠肌与小腿之间 在膝关节处剪去腓肠肌以外的部分 保留部分即为附着 于股骨之上的 具有坐骨神经支配的腓肠肌标本 将标本浸入盛有新鲜任氏液之培养皿中待用 实验注意事项 制备神经肌肉标本过程中 要不断滴加任氏液 以防标本干燥 丧失正常生理活性 操作过程中应避免强力牵拉和手捏神经或夹伤神经肌肉 毁脑脊髓时防止蟾蜍皮肤分泌的蟾蜍毒液射入操作者眼内或污染实验标本 2 结结 果果 取锌铜弓在任氏液中沾湿后迅速接触坐骨神经 如腓肠肌发生收缩 表明标本具有正常的 生理活性 兴奋性良好 说明实验操作成功 3 讨讨 论论 1 用锌铜弓刺激坐骨神经如何引起腓肠肌收缩 2 如何保持离体标本的机能正常 探索性问题探索性问题 1 该标本可以进行哪些实验研究 试设计实验内容 2 你认为该标本的制作方法有哪些需要改进的地方 请说出你的想法 夏满莉 周新妹 实验 5 2 不同强度和频率的刺激对肌肉收缩的影响 Effect of Stimulation with Different Intensities and Frequencies on Muscular Contraction 一条坐骨神经干是由许多兴奋性不同的神经纤维所组成的 保持足够的刺激时间不变 刚 能引起其中兴奋性较高的神经纤维产生兴奋 表现为受这些神经纤维支配的肌纤维发生收缩 此时的刺激强度即为这些神经纤维阈强度 threshold 具有此强度的刺激叫阈刺激 threshold stimulus 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 强度超过阈值的刺激叫阈上刺激 suprathreshold stimulus 当阈上刺激强度增大到某一值时 神经中所有纤维均产生兴奋 此时肌肉做最大的收缩 再继续增强刺激强度 肌肉收缩反应不 再继续增大 将引起肌肉最大收缩 maximal contraction 的最小刺激强度的刺激称为最大刺激 maximal stimulus 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 single twitch 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 incomplete tetanus 以后成为完全强直收缩 complete tetanus 本实验在保持足够的刺激时间 电脉冲波宽 不变的条件下 通过逐步增加对蟾蜍坐骨神 经的刺激强度 电脉冲振幅 和改变电脉冲刺激频率观察刺激频率和强度对肌肉收缩的影响 并通过实践操作学习生物信号采集处理系统的使用方法 1 材料和方法材料和方法 1 1 材料 蟾蜍或蛙 蛙类手术器械 支架 肌动器 张力换能器 生物信号采集处理系统 任氏液 1 2 方法 1 2 1 蟾蜍或蛙坐骨神经腓肠肌标本制备 1 在体标本 毁脑脊髓 剥去一侧下肢自大 腿跟部起的全部皮肤 然后将标本俯卧位固定于蛙板上 在大腿内侧的股二头肌与半膜肌之间 纵向分离坐骨神经至膝关节处 并在神经下穿线备用 然后分离腓肠肌的跟腱 穿线结扎 并 连同扎线将跟腱剪下 一直将腓肠肌分离至膝关节 在膝关节旁钉一大头针 折弯压住膝关节 至此在体标本制备完成 图 5 2 1A 2 离体标本 采用离体坐骨神经腓肠肌标本时 将肌动 预习要求 1 理论知识 神经 肌接头的兴奋传递 骨骼肌收缩的分子机制 骨骼肌 细胞的兴奋 收缩耦联 影响骨骼肌收缩的因素 2 技术知识 蟾蜍坐骨神经腓肠肌标本的制备 张力换能器的定标及微 器固定在铁架台的微调固定器上 且与换能器平行 并把标本中预留的股骨固定在肌动器上 图 5 2 1B 1 2 2 实验装置连接 将腓肠肌跟腱的结扎线固定在张力换能器的悬臂梁上 不宜太紧 此连 线应与桌面垂直 把穿好线的坐骨神经轻轻提起 放在刺激电极上 应保证神经与刺激电极接 触良好 换能器的输出端与生物信号采集处理系统的输入通道相连 启动生物信号采集系统软 件 选择好通道和采样参数设置 启动记录按钮 开始记录 图 5 2 1 刺激强度和频率对肌肉收缩的影响实验装置 A 离体标本实验装置 B 在体标本实验装置 1 2 3 实验观察 1 刺激强度对骨骼肌收缩的影响 使用单刺激或自动强度调节方式 波宽为 1ms 刺激 强度从零开始逐渐增大 找出刚能引起肌肉出现微小收缩的刺激强度 阈强度 继续增强刺激 强度 观察肌肉收缩反应是否也相应增大 即生物信号采集处理系统上记录的曲线是否相应增 高 继续增强刺激强度 直至肌肉收缩曲线不能继续升高为止 找出刚能引起肌肉出现最大收 缩的最小的刺激强度 即最大刺激强度 2 刺激频率对骨骼肌收缩的影响 用最大刺激强度的连续刺激 刺激频率按 1 Hz 6 Hz 10 Hz 15Hz 20 Hz 30Hz 逐渐增加 或刺激间隔逐渐减小 分别记录不同频率时的肌肉收 缩曲线 观察不同频率时的肌肉收缩变化 注意事项 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 需检查电器接地是否良好 做肌肉最大收缩时 刺激强度不宜太大 否则会损伤神经 要将制备好的坐骨神经腓肠肌标本先放在任氏液中浸泡一段时间 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 实验过程中保持换能器与标本连线的张力保持不变 图 5 2 2 不同刺激频率对肌肉收缩的影响 ab 潜伏期 bc 缩短期 cd 舒张期 2 结 果2 结 果 1 整理实验所得曲线 并在曲线下注明刺激强度和刺激频率 标出阈强度 最大刺激强 度 2 测量单收缩的 3 个时程 潜伏期 收缩期与舒张期 比较单收缩和复合收缩的幅度 图 5 2 2 3 描述不同刺激强度和刺激频率对骨骼肌收缩的影响 3 讨 论 讨 论 1 实验中观察到的阈刺激是神经纤维的阈刺激 还是肌肉的阈刺激 2 在一定的刺激强度范围内 为什么肌肉收缩的幅度会随刺激强度的增大而增大 3 单收缩的潜伏期是指什么 其中包括哪些时间因素和生理过程 4 分析讨论不完全强直收缩与完全强直收缩的条件与机制 5 为什么刺激频率增高肌肉收缩的幅度也增大 6 本实验表明骨骼肌有哪些生理特性 试说明其生理意义 探索性问题探索性问题 1 试设计实验 刺激腓肠肌与刺激支配腓肠肌的坐骨神经不应期有何不同 2 连续电刺激神经 坐骨神经腓肠肌标本会出现疲劳现象吗 为什么 3 试设计实验 证明骨骼肌的生理特性 模拟实验操作模拟实验操作 1 进入 模拟实验 1 刺激强度和频率对骨骼肌收缩的影响 2 熟悉模拟实验窗口 3 打开刺激器电源开关 连续 单次 开关设置 连续状态下刺激波 定时 连续发 放 频率 按钮 可调刺激频率 连续 单次 开关设置单次状态 刺激器发放单个脉冲 强度 按钮 可调刺激电压 按压 启动 按钮 刺激器根据设置的参数发出刺激脉冲刺激 坐骨神经 仿真记录仪上显示腓肠肌收缩曲线 打标记 标注实验内容 4 测量按钮 按测量按钮 仿真记录仪显示所做实验项目的实验曲线 仿真记录仪面板 按钮变为图标按钮 有放大 缩小 压缩 扩展 定位图标按钮 分别可使仿真记录仪内的实 验曲线纵向放大或缩小 横向压缩或扩展 定位图标按钮可使所选记录曲线处的位置移到仿真 记录仪左边框 5 测量状态 在测量状态下 鼠标器在仿真记录仪内移动 可对实验曲线进行测量 并 从仿真记录仪的面板数字显示框 收缩力 和 Time 中读出腓肠肌收缩力量和收缩时间 拖动 仿真记录仪面板上的滚动条 可使实验曲线左右滚动 显示前后实验曲线 6 窗口提示栏右下角设置 返回 按钮 鼠标点击 返回 按钮 程序返回到模拟实验 室窗口 夏满莉 周新妹 实验 5 3 神经干动作电位及其传导速度的测定 Measurement of the Action potential of Nerve Trunk and its Conduction Velocity 神经干在受到有效刺激后 可以产生动作电位 标志着神经发生兴奋 将两个引导电极置 于神经干表面 当兴奋经过时 可记录到两个方向相反的电位偏转波形 称之为双相动作电位 biphasic action potential 如果在两个引导电极之间将神经组织麻醉或损伤 兴奋只通过第一 个引导电极 只能记录到一个方向的电位偏转波形 称之为单相动作电位 monophasic action potential 神经干动作电位与单一的神经纤维的动作电位不同 它是有许多单一神经纤维的动 作电位综合形成的复合波 神经干复合动作电位的幅度在一定范围内可随刺激强度的变化而变 化 本实验运用电生理实验技术测定蛙类坐骨神经干的单相 双相动作电位和其中 类纤维冲 动的传导速度 并观察机械损伤 药物对神经兴奋和传导的影响 1 材料和方法 1 材料和方法 1 1 材料 蟾蜍或蛙 蛙类手术器械一套 神经标本屏蔽盒 带电极的接线若干 计算机生物 信号采集处理系统 任氏液 3mol L KCL 溶液 1 2 方法 1 2 1 制备蟾蜍坐骨神经干标本 制作方法基本同坐骨神经 腓肠肌标本 见实验 1 但无需 保留股骨和腓肠肌 坐骨神经干尽可能长些 紧靠脊柱根部结扎 剪断神经干 提起线头剪去 神经干的所有分支和其他组织 到达腘窝后 继续分离出腓神经或胫神经 在靠近趾部剪断神 经 放入任氏液中 1 2 2 仪器及标本连接 按图 5 3 1 所示 用导线联接生物信号采集处理系统与标本盒 须避免 预习要求 1 理论知识 兴奋 兴奋性的概念 静息电位 动作电位的概念及其形 成机制 动作电位的传导原理 神经纤维的分类 2技术知识 蟾蜍或蛙坐骨神经的制备生物信号采集处理系统的使用 联接错误或接触不良 标本盒内衬以浸湿任氏液的滤纸 以增加盒内空气湿度 防止神经干干 燥 启动生物信号采集处理系统软件 进入 神经干动作电位 实验菜单 选用记忆示波 刺 激器触发方式 设置好参数 进入记录状态 图 5 3 1 神经干动作电位及其传导速度的测定装置图 1 2 3 实验观察与记录 先将刺激幅度设置为 1V 波宽为 0 1ms 点击 刺激 按钮 如标本兴奋性良好 实验装 置连接和仪器参数设置正确 屏幕上将出现动作电位 调整灵敏度和扫描速度 或放大倍数 X Y 轴压缩比 使整个动作电位在屏幕上呈现适当的宽度以便仔细观察双相动作电位波形 图 5 3 2 图 5 3 2 神经干双相动作电位 S 刺激伪迹 A 动作电位 1 神经干兴奋阈值的测定 刺激强度由 0 1V 起 逐步增大 记录出现动作电位波形时的最 小刺激强度值 阈刺激 2 双相动作电位 继续增加刺激强度 观察神经干动作电位的幅度的变化 记录动作电位 幅度不在再增大时的最小刺激强度值 最大刺激 并测量最大刺激时双相动作电位上下相的幅 度及时程 3 测定动作电位传导速度 测量最大刺激时 两个通道的动作电位起始点的时间差 t 测量标本屏蔽盒中两对引导电极之间的距离 S 应测 r1 r2 的间距 按公式 smtSV 计算 出兴奋传导速度 4 把神经干标本放置方向倒置 用最大刺激强度刺激神经干 观察动作电位波形的变化 5 把神经干标本放置方向复原 用镊子将二个记录电极 r1 和 r1 之间的神经夹伤 或 用一小块浸有高浓度 KCl 溶液的滤纸片贴附在记录电极 r1 处的神经干上 再刺激时可呈现单相 动作电位 测量最大刺激时单相动作电位的振幅值和时程 注意事项 神经干应尽可能分离得长一些 要求上自脊椎附近的主干 下沿腓总神经与胫神经一直 分离至踝关节附近止 神经干分离过程中勿损伤神经组织 以免影响实验效果 取神经干时须用镊子夹持中枢端的细线 切不可直接夹持或用手触摸神经干 2 结结 果果 1 获得双相与单相动作电位波形结果图 测出测量正相 负相振幅及时程 2 记录波宽为 0 1 ms 时的阈刺激和最大刺激的数值 3 计算神经冲动的传导速度 smtSV 4 描述神经干倒置 KCl 普鲁卡因作用后动作电位的变化 3 讨讨 论论 1 神经干动作电位的幅度在一定范围内随着刺激强度的变化而变化 这是否与神经纤维动 作电位的 全或无 性质相矛盾 2 为什么远离刺激电级的引导电极 通道 4 引导出的动作电位幅度比 通道 2 较小 倒置 神经干后动作电位为什么会发生变化 3 夹伤神经干 高浓度 KCl 处理神经干 动作电位为什么会发生变化 4 这样测定出来的神经传导速度是神经干中哪类纤维的兴奋传导速度 为什么 探索性问题 探索性问题 1 什么叫刺激伪迹 stimulus artifact 应怎样鉴别 如何发生 2 双相动作电位的上 下两相的幅值为何不等 3 如果单用一对记录电极能否测出神经干动作电位的传导速度 为什么 4 如果在实验中发现采样窗中两个动作电位相距太近以致兴奋传导速度的测定有困难时 应采取何种措施 5 试设计实验 观察神经干中不同种类神经纤维的传导速度 模拟实验操作 模拟实验操作 1 进入神经干动作电位引导模拟实验窗口 放置神经干标本盒 内置左侧第一对为刺激 电极 与刺激器 输出相连 右侧两对引导电极与示波器输入相连 其中蓝色电极接示 波器下线 红色电极接示波器下线 位于刺激电极和引导电极之间的是接地电极 与示波器接 地相连 第一 二对引导电极间距为 S 10mm 神经干 置于标本盒内的电极上 2 镊子 用于损伤神经干标本 3 刺激器 设有可调的刺激电压 频率 延时按钮 并有数值显示 另设有 单次 双 次 输出切换开关 4 示波器 设有 扫描速度 调节按钮 以 ms cm 为单位显示 其下方分别是上 下线的 位移 灵敏度 可调按钮 灵敏度以 mv cm 为单位显示 示波器的按钮调节同 步控制屏幕上扫描线的改变 5 屏幕测量 当鼠标器箭头置于示波器屏幕上时 箭头变为两条垂直交叉的虚线 同时 显示该交叉点时间和幅度的值 该值的零点分别是示波器屏幕的左边线和上边线 6 窗口内容和可操作控件均有提示 窗口提示栏右设置 返回 按钮 鼠标点击 返回 按钮 程序返回到模拟实验窗口 夏满莉 周新妹 实验 5 4 神经干不应期的测定 Measurement of the Refractory Period of Nerve Trunk 神经组织和其他可兴奋组织一样 在接受一次刺激产生兴奋以后 其兴奋性将会发生规律 性的变化 依次经过绝对不应期 相对不应期 超常期和低常期 然后再回到正常的兴奋水平 为了测定坐骨神经发生一次兴奋后的兴奋性变化 采用双脉冲刺激 可先给予一个中等强度的 阈上刺激引起神经兴奋 然后按不同时间间隔给予第二个刺激 用第二个刺激是否引起动作电 位 以两个刺激脉冲间隔来反映神经兴奋性的变化 测出神经干的不应期 本实验在蟾蜍或蛙 坐骨神经干标本上 学习神经不应期测定方法 理解神经干动作电位后兴奋性的规律性变化特 点 1 材料和方法材料和方法 1 1 材料 蟾蜍蛙 蛙类手术器械 标本屏蔽盒 带电极的接线若干 计算机生物信号采集处 理系统 任氏液 1 2 方法 1 2 1 制备蟾蜍坐骨神经干标本并置于标本屏蔽盒 见实验 3 按图 5 3 1 所示 用导线连接 生物信号采集处理系统与标本盒 启动生物信号采集处理系统软件 选用记忆示波 刺激器触 发方式 选用通道 2 记录神经干动作电位 通道 4 作刺激标记用 用主周期连续刺激模式 波 宽 0 1ms 刺激强度达最大刺激时 在 r1 r1 两电极间夹伤神经干 使双相动作电位变成单相 动作电位 1 2 2 刺激模式改变为双刺激或自动间隔调节 首间隔设定为 30ms 启动刺激 可见到相距 30ms 的两个相同幅度的动作电位图形 逐步减小波间隔 第二个动作电位逐渐向第一个靠近 当发现第二个动作电位的图形幅值开始比第一个减小时 说明第二个刺激落入到一次兴奋的相 对不应期 波间隔越小 第二个动作电位幅值就越小 当第二个动作电位完全消失时 表明第 二个刺激落放到第一次兴奋后的绝对不应期 图 5 4 1 预习要求 1 理论知识 神经细胞动作电位的特点 一次兴奋过程中兴奋性的周期 性变化 2 技术知识 蟾蜍坐骨神经干标本制备 图 5 4 1 神经兴奋不应期的测定 上线 动作电位 下线 刺激脉冲 a g 为不同时间间隔所引起的动作电位的波形 2 结结 果果 分别测量第 2 个动作电位振幅刚开始降低和 2 个动作电位消失时的波间隔 并打印对应动 作电位曲线 3 讨讨 论论 1 什么是绝对不应期和相对不应期 2 刺激落在相对不应期内时 其动作电位的幅值为什么会减小 3 为什么在绝对不应期内 神经对任何强度的刺激都不再发生反应 4 绝对不应期的长短有什么生理意义 探索性问题 探索性问题 1 根据实验结果 如何计算神经的最大兴奋频率 2 试设计如何用阈强度为指标观察神经的不应期 模拟实验操作模拟实验操作 1 进入神经干不应期测定模拟实验窗口 放置神经干标本盒 内置左侧第一对为刺激电极 与刺激器 输出相连 右侧两对引导电极与示波器输入相连 其中蓝色电极接示波器下 线 红色电极接示波器下线 位于刺激电极和引导电极之间的是接地电极 与示波器接地相连 2 设刺激器 双次 刺激方式 增加刺激电压至 1 5V 动作电位出现在示波器的屏幕上 调节扫描速度为 1ms cm 3 调节刺激器的波间隔 逐渐减小 可见到一前一后两个振幅相同的动作电位 第一个动 作电位由条件性刺激引起 第二个动作电位由检验性刺激引起 4 逐渐减小波间隔 待第二个动作电位振幅降低时 记录下刺激波间隔 继续减小波间隔 直至第二个动作电位消失 记录此时的刺激波间隔 王珏 王琳琳 实验 5 5 神经 肌接头兴奋的传递和阻滞 Signal Transmission and Blockade in the Neuromuscular Junction 支配骨骼肌的运动神经纤维是通过兴奋在神经 肌肉接头处的传递来引起骨骼肌收缩的 兴奋通过神经肌接头是一个电 化学 电的传递过程 本实验通过同步记录神经干动作电位和肌 肉的收缩过程 观察箭毒对两者关系的影响 以证明神经冲动是通过接头处的化学传递引起肌 肉收缩的 1 材料和方法 材料和方法 1 1 材料 蛙或蟾蜍 蛙手术器械一套 滴管 锌铜弓或铝银电极 棉线 腓肠肌标本固定屏 蔽盒 张力换能器 生物信号采集系统 任氏液 箭毒 1 2 方法 1 2 1 制备坐骨神经 腓肠肌标本 并将标本固定在标本屏蔽盒中 并将腓肠肌跟腱用线与张力 换能器相连 并与生物信号采集系统的输入通道连接 1 2 2 启动生物信号采集处理系统 选择采样参数 进入实验记录状态 1 2 3 实验观察 1 刺激坐骨神经 观察腓肠肌的单收缩曲线 神经干动作电位波形和刺激标记以及三者 之间的时间关系 图 5 5 1 预习要求 1 理论知识 神经 肌肉接头结构及兴奋传递过程 2 技术知识 坐骨神经 腓肠肌标本制备方法 图 5 5 1 坐骨神经动作电位与腓肠肌收缩的同步记录 上线 收缩曲线 中线 动作电位 下线 刺激标记 2 在腓肠肌的两端注射箭毒 1mg 并用泡有箭毒的薄层棉花覆盖于腓肠肌上 每隔 60s 刺激坐骨神经一次 观察多长时间后只出现神经干动作电位 而不出现腓肠肌的收缩 注意事项 实验中要注意滴加任氏掖 以防神经干燥 神经干与刺激电极 接地电极和引导电极接触良好 2 结 果 结 果 1 计算从动作电位起点到肌肉收缩起点的时间差值 2 作图描述注射箭毒前和注射箭毒后的不同时间段 从坐骨神经兴奋 产生动作电位 到骨骼肌收缩所需时间 及骨骼肌收缩幅度的变化 3 讨 论 讨 论 兴奋是如何通过神经 肌接头传递的 箭毒是如何阻断这个过程的 探索性问题探索性问题 1 试设计实验 证明神经 肌接头传递兴奋的递质 2 如何解除箭毒对神经 肌接头兴奋传递的影响 张世忠 王琳琳 实验 5 6 负荷对肌肉收缩的影响 Effect of Load on Muscular Contraction 肌肉收缩的效果受肌肉初长及其所负荷物体重量的影响 对于每一肌肉都存在一个最适初 长度 此时进行收缩可产生最大的收缩效果 实验中改变肌肉初长的办法是用重物牵拉肌肉 此牵拉的重物称为前负荷 preload 肌肉收缩还受收缩时其所负荷物体重量的影响 此所负荷 的物体称为后负荷 afterload 本实验在坐骨神经 腓肠肌标本上 通过改变肌肉的前负荷和后 负荷 观察它们对肌肉收缩的影响 1 材料和方法材料和方法 1 1 材料 蛙或蟾蜍 蛙手术器械一套 锌铜弓或铝银电极 任氏液 肌动器 张力换能器 计算机生物信号采集处理系统 1 2 方法 1 2 1 制备兴奋性良好的蟾蜍或蛙坐骨神经腓肠肌标本 置于肌动器上 将肌动器的描记杠杆 一端与张力换能器垂直相连 另一端与腓肠肌连接 生物信号系统的刺激输出线与肌动器刺激 电极连接 启动生物信号采集处理系统 根据实验需要设置实验相关参数 1 2 2 实验观察 1 后负荷对肌肉收缩的影响 在肌动器的描记杠杆上挂一只 10g 重的砝码 并将支托杠 杆的螺丝下旋 使其离开杠杆 让砝码将肌肉拉长 肌肉的拉长程度按照肌肉大小的实际情况 调节砝码与杠杆支点的距离使其合适 以后即始终保持肌肉于这一初长度 调整换能器与描记 杠杆的连接距离 使连接线拉直 松紧适宜 以利于张力传递 刺激神经 引起肌肉收缩 记 录肌肉收缩幅度 将支托螺丝上旋 使其刚刚托住描记杠杆以保持肌肉初长不变 然后在原来 10g 的负荷上再加 10g 描记这一条件下的收缩曲线 如此增加负荷 直至所加重量不再被肌肉 收缩拉起为止 预习要求 1 理论知识 前负荷和后负荷的概念及其对肌肉收缩的影响 2 技术知识 坐骨神经 腓肠肌标本制备方法 2 前负荷对肌肉收缩的影响 将支托螺丝脱离杠杆 在杠杆的适当位置悬挂 10g 砝码 使肌肉略微拉长 然后将支托螺丝上旋至刚好顶着杠杆为止 再在 10g 砝码上加 40g 砝码 给 坐骨神经以单一刺激 使肌肉收缩 描记一个肌肉收缩曲线 改变肌肉前负荷成 20g 后负荷 为 50g 给坐骨神经以单一刺激 使肌肉收缩 描记下一个肌肉收缩曲线 如此 再将肌肉前 负荷变为 30g 后负荷为 50g 给坐骨神经以单一刺激 使肌肉收缩 描记下一个肌肉收缩曲线 2 结结 果果 1 按肌肉作功计算方法 计算出后负荷均为 50g 而前负荷分别为 10 20 30 40 50g 的 情况下的肌肉作功大小 绘出长度 张力曲线 2 计算出前负荷均为 10g 后负荷分别为 10 20 30 40 50g 情况下的肌肉作功大小 绘出负荷 张力曲线 3 讨讨 论论 1 反映肌肉收缩的指标有哪些 前负荷对其有何影响 其机制是什么 2 后负荷对肌肉收缩的什么影响 是否后负荷越大 肌肉作功越大 探索性问题探索性问题 试设计实验观察对比在正常状态与改变肌肉内部功能状态两种情况下 前后负荷对肌肉收缩 的影响 肌肉作功的计算方法 肌肉作功 后负荷 负荷移动的距离 负荷移动的距离 h 可以从收缩曲线 高度 H 描记杠杆长度 L 支点至负荷悬挂处的距离 l 作成的两个相似三角形推算出 h H l L 肌肉作功 负荷 H l L h H W L 1 计算负荷移动距离示意图 l 描记杠杆支点至肌肉牵拉点的距离 H 描记曲线的高度 h 肌肉实际缩短的长度 W 负荷重量 张世忠 王琳琳 实验 5 7 神经干 肌膜动作电位和骨骼肌收缩同步记录 Relationship Between Electrical Activity and Contraction During Skeletal Muscle Excitation 运动神经元的兴奋通过局部电流将冲动传导到神经 肌接头 经接头处的化学递质的传递 使肌膜去极化而爆发动作电位 肌膜产生动作电位后 通过兴奋 收缩耦联机制 引发肌丝滑行 使肌细胞的发生收缩 本实验在蟾蜍坐骨神经腓肠肌标本上 同步记录神经干动作电位 肌膜 动作电位和骨骼肌收缩这三种生理过程 观察分析它们之间的关系和变化规律 1 材料和方法材料和方法 1 1 材料 蟾蜍 蛙类解剖手术器材 任氏液 坐骨神经腓肠肌标本固定屏蔽盒 微调固定器 棉花 甘油 张力换能器和生物信号采集处理系统等 1 2 方法 1 2 1 制备离体蟾蜍坐骨神经腓肠肌标本 置于屏蔽盒中 腓肠肌的跟腱结扎线固定在张力换 能器的悬臂梁上 坐骨神经放在刺激电极上 保持神经与刺激电极接触良好 棉花引导电极放 置在腓肠肌上 接触良好 图 5 7 1 连接生物信号采集系统 第 1 通道接神经干动作电位引 导电极 第 2 通道接腓肠肌引导电极 第 3 通道连张力换能器 配置好刺激和采样参数 预习要求 1 理论知识 兴奋 兴奋性的概念 神经 肌接头处兴奋传递的机制 骨 骼肌的兴奋收缩耦联 2技术知识 离体坐骨神经腓肠肌标本制备 图 5 7 1 神经干动作电位 肌膜动作电位和骨骼肌收缩同步记录装置 1 2 2 启动刺激 连续记录 观察不同刺激间隔情况下腓肠肌的收缩曲线 动作电位波形和腓 肠肌收缩曲线三者之间的时间关系 图 5 7 2 计算刺激间隔等于 500ms 时动作电位起点到肌 肉收缩起点的时差 测量腓肠肌不完全强直收缩和完全强直收缩时的刺激波间隔 测量第二个 动作电位消失时的波间隔 图 5 7 2 神经干动作电位 下 肌膜动作电位 中 和骨骼肌收缩曲线 上 同步记录 1 2 3 观察兴奋收缩脱耦联现象 用浸泡甘油的棉花包裹腓肠肌上 每隔 30s 用单刺激刺激标 本一次 记录出现脱耦联现象的时间 即把甘油棉花包裹在腓肠肌上到有动作电位而无腓肠肌 收缩的时间差 2 结结 果果 报告各观察项目数据和记录曲线 3 讨讨 论论 1 分析神经干动作电位 肌膜动作电位和肌肉收缩之间的时间关系及其生理机制 2 肌肉发生强直收缩时 动作电位是否发生融合 为什么 3 分析兴奋收缩脱耦联现象的机制 探索性问题探索性问题 1 有机磷农药中毒时 肌肉活动有何改变 为什么 2 试设计实验 观察刺激强度或波宽对肌电与肌肉收缩强度的影响 夏满莉 周新妹 实验 5 8 人体肌电图 Electromyogram 肌电图是骨骼肌在收缩前的电兴奋活动 经过引导 放大 记录而成的图形 将针形引导 电极插入人和动物的肌肉 或用表面电极置于某一肌肉上的皮肤表面 可以记录到肌肉的生物 电