2.骨骼肌兴奋时的电活动和肌肉收缩的综合观察(陈景福).doc

生理科学实验报告年级： 2011级研究生 组别； 第 2 组 姓名：陈景福 毕继宏 周高生 肖红云 邹海鹏广东医学院2012年骨骼肌兴奋时的电活动和肌肉收缩的综合观察陈景福 周高生 毕继宏 肖红云（广东医学院 生理科学教研室，广东湛江 524000）摘要：肌肉收缩的形式，不仅与刺激本身有关，而旦还与刺激频率有关。当刺激频率较小，使刺激间隔大于一次肌肉收缩舒张的持续时间，则肌肉收缩表现为一连串的单收缩；增大刺激频率，使刺激间隔大于一次肌肉收缩的收缩时间、小于一次肌肉收缩舒张的持续时间，则肌肉产生不完全强直收缩；继续增加刺激频率，使刺激间隔小于一次肌肉收缩的收缩时间，则肌肉产生完全强直收缩。目的:1.观察不同刺激强度时骨骼肌的收缩反应。从而了解阈下刺激、阈刺激、阈上刺激、最适刺激，加深理解和掌握刺激与反应的关系。2.观察不同刺激频率对骨骼肌收缩形式的影响，了解实验情况下产生强直收缩的方法，并理解刺激频率与骨骼肌收缩反应之间的关系。方法:将蛙类坐骨神经-腓肠肌标本实验装置固定，腓肠肌上的结扎线连接于张力换能器应变片，换能器输出接MedLab系统的输入通道，刺激电极接MedLab系统输出端，观察记录神经肌肉电活动。结果:随着刺激强度和刺激频率的增加，坐骨神经电活动增强。结论:骨骼肌的兴奋和收缩受骨骼肌电活动的影响。关键词：肌电 肌张力 动作电位 刺激强度 刺激频率 骨骼肌收缩中图分类号： 文献标识码： 文章编号：DOI：1. 引言：肌组织具有兴奋性，收到刺激后会产生动作电位，表现为骨骼肌收缩。刚能引起收缩反应的最小刺激强度为阈强度，该刺激为阈刺激。就单个骨骼肌细胞而言，它对刺激的反应具有“全或无”的性质，而蛙类腓肠肌内含有许多骨骼肌细胞，它们兴奋性不同，因而所需的刺激阈强度也不同。肌肉的兴奋表现为肌细胞膜动作电位的产生与传导，而肌肉收缩则表现为肌细胞的机械张力及长度的变化。本实验探讨的便是神经电位活动变化对骨骼肌兴奋、收缩间的关系。2. 实验材料2.1 材料青蛙；Medlad生物信号采集处理系统，肌张力换能器，神经-肌肉活动记录装置，动作电位引导输入线，刺激输出电极，锌铜弓；铁支架，双凹夹；蛙类手术器械，培养皿，烧杯，滴管；丝线，棉球；林格液，20%高渗林格液。2.2 方法2.2.1骨神经-腓长肌标本的制备：2.2.2.标本、仪器的连接：将标本的股骨固定在标本盒的股骨固定孔内。腓肠肌跟腱结扎线固定在张力换能器的弹黄片上。坐骨神经干置于刺激电极、接地电极和记录电极上，棉花引导电极放置在腓肠肌上，接触良好。生物信号采集处理系统的第1通道与神经干动作电位引导电极连结；第2通道与腓肠肌动作电位引导电极连结；第3通道与换能器连结。系统的刺激输出与标本盒上的刺激电极相连。调节机械换能器高低,使肌肉的长度约为原长度的1.2倍，稳定后开始实验。打开计算机生物信号采集处理系统，电刺激可采用单刺激或连续刺激(频率30Hz),刺激波宽0.05ms，根据需要选取刺激强度。各通道的增益视信号的大小而定。2.2.3.观察腓肠肌的单收缩：用一个阈上刺激刺激坐骨神经，观察神经动作电位、腓肠肌动作电位和腓肠肌收缩曲线之间的关系。2.2.4.改变单个阈上刺激强度，观察上述各项记录指标。2.2.5.固定阈上刺激的强度，改变刺激频率，观察肌肉的单收缩、不完全强直和完全强直收缩时的上述各项记录指标。2.2.6.观察兴奋收缩耦联现象：用0.5/s1/s的连续刺激刺激坐骨神经,将吸有甘油的棉片盖在腓肠肌上,每隔30s刺激坐骨神经一次。观察经过几分钟后，只出现动作电位而不出现腓肠肌收缩。3. 实验结果3.1 随着坐骨神经刺激强度、刺激频率的增加，腓肠肌收缩反应增强；腓肠肌肌兴奋性增加，其收缩性增强。3.1.1 刺激强度与收缩反应的影响时间（s）时间（s）图1：刺激强度与收缩反应关系图CH1：骨骼肌动作电位曲线；CH2：骨骼肌收缩曲线刚达到阈值的刺激称阈刺激。随着刺激强度的增加，肌肉收缩反应也相应逐步增大，这时的刺激强度超过阈值，称为阈上刺激。当刺激强度增大至某一数值时，肌肉出现最大收缩反应。如再继续增加刺激强度，肌肉的收缩反应不再增大。这种能引起肌肉发生最大收缩反应的刺激称为最大刺激。若刺激强度小于阈值，肌肉不会出现收缩反应，此刺激称阈下刺激。总结：在一定范围内，骨骼肌收缩反应的大小决定于刺激的强度。3.1.2 刺激频率对骨骼肌收缩形式的影响时间（s）时间（s）图2：不同刺激频率对骨骼肌收缩形式的影响图CH1：骨骼肌动作电位曲线；CH2：骨骼肌收缩曲线肌肉兴奋的外在表现是收缩。收缩有两种形式：等长收缩和等张收缩。肌肉只接受一次刺激产生一次等张或等长收缩，称为单收缩。单收缩的全过程可分为潜伏期、收缩期和舒张期。 若给肌肉两个相继的有效刺激，且使两个刺激的间隔时间小于该肌肉收缩的总时程，则引起肌肉的收缩可以融合在一起，产生单收缩的复合称为强直收缩。若给肌肉一串有效刺激，并使两个相继刺激的间隔小于单收缩的总时程，而大于收缩期，肌肉则呈现锯齿状的收缩波形，称为不完全强直收缩。再增大刺激频率，使两个相继刺激的间隔时间小于单收缩的收缩期，肌肉将处于完全持续的收缩状态，看不出舒张的痕迹，称为完全强直收缩。3.1.3 骨骼肌兴奋时电活动与收缩反应的关系时间（s）时间（s）图2：不同刺激频率对骨骼肌收缩形式的影响图CH1：骨骼肌动作电位曲线；CH2：骨骼肌收缩曲线当骨骼肌受到一次短促刺激时，可发生一次动作电位，随后出现一次收缩和舒张，这种形式的收缩称为单收缩。在一次单收缩中，先有骨骼肌产生动作电位，随后才出现骨骼肌收缩和舒张，动作电位先于骨骼肌的收缩和舒张。4.实验分析与讨论肌组织具有兴奋性，受到刺激后会产生动作电位，发生反应，表现为骨骼肌收缩引起组织发生反应的刺激应是适宜的有效刺激。骨骼肌对刺激的反应具有“全或无”的性质。青蛙腓肠肌含有许多骨骼肌细胞，他们兴奋性不同，因而所需的阈刺激强度也不同。如果刺激强度低于全部骨骼肌的阈值，则没有产生动作电位，骨骼肌无收缩反应；当刺激强度增加到能引起少数骨骼肌细胞兴奋时，可产生较小的复合动作电位；继续增加刺激强度，兴奋的骨骼肌细胞增多；当刺激强度增加到使全部骨骼肌细胞兴奋时，复合动作电位幅度达到最大，骨骼肌收缩幅度也达到最大；再增加刺激强度是，复合动作电位的幅度和骨骼肌收缩的幅度都不会再增加。整块骨骼肌的反应不表现“全或无”，而是呈现在一定范围内其收缩力与刺激强度成正比关系，即随着刺激强度的不断增加，骨骼肌的收缩反应相应加大，直至出现最大反应。刚达到阈值的刺激称阈刺激。随着刺激强度的增加，肌肉收缩反应也相应逐步增大，这时的刺激强度超过阈值，称为阈上刺激。当刺激强度增大至某一数值时，肌肉出现最大收缩反应。如再继续增加刺激强度，肌肉的收缩反应不再增大。这种能引起肌肉发生最大收缩反应的刺激称为最大刺激。若刺激强度小于阈值，肌肉不会出现收缩反应，此刺激称阈下刺激。故在一定范围内，骨骼肌收缩反应的大小决定于刺激的强度。肌肉兴奋的外在表现是收缩。收缩有两种形式：等长收缩和等张收缩。肌肉只接受一次刺激产生一次等张或等长收缩，称为单收缩。单收缩的全过程可分为潜伏期、收缩期和舒张期。若给肌肉两个相继的有效刺激，且使两个刺激的间隔时间小于该肌肉收缩的总时程，则引起肌肉的收缩可以融合在一起，产生单收缩的复合称为强直收缩。若给肌肉一串有效刺激，并使两个相继刺激的间隔小于单收缩的总时程，而大于收缩期，肌肉则呈现锯齿状的收缩波形，称为不完全强直收缩。再增大刺激频率，使两个相继刺激的间隔时间小于单收缩的收缩期，肌肉将处于完全持续的收缩状态，看不出舒张的痕迹，称为完全强直收缩。当骨骼肌受到一次短促刺激时，可发生一次动作电位，随后出现一次收缩和舒张，这种形式的收缩称为单收缩。在一次单收缩中，先有骨骼肌产生动作电位，随后才出现骨骼肌收缩和舒张，动作电位先于骨骼肌的收缩和舒张。因此，肌肉收缩的形式，不仅与刺激本身有关，而旦还与刺激频率有关。当刺激频率较小，使刺激间隔大于一次肌肉收缩舒张的持续时间，则肌肉收缩表现为一连串的单收缩；增大刺激频率，使刺激间隔大于一次肌肉收