生理实验报告

人体解剖及动物生理学人体解剖及动物生理学实验报告实验报告 蟾蜍骨骼肌生理蟾蜍骨骼肌生理 姓名 学号 系别 组别 同组姓名 实验室温度 20 实验日期 2015 年 5 月 8 日 实验题目实验题目 蟾蜍骨骼肌生理 A 蟾蜍腓肠肌刺激强度与骨骼肌收缩反应的关系 B 蟾蜍骨骼肌单个肌肉收缩分析 潜伏期 收缩期和舒张期的确定 C 蟾蜍腓肠肌刺激频度与骨骼肌收缩的关系 实验目的实验目的 确定蟾蜍骨骼肌收缩的 1 阈水平和最大收缩以及刺激强度与肌肉收缩之间的关系曲线 2 收缩的三个时期 潜伏期 缩短期 舒张期 3 刺激频度与肌肉收缩的关系 实验方法实验方法 1 蟾蜍坐骨神经 骨骼肌标本的制作及电路连接 1 双毁髓处死蟾蜍后 剥去皮肤 暴露腰骶丛神经 游离大腿肌肉之间的做个神经 及小腿的腓肠肌 注意不要将胫神经与腓神经分离 神经端结扎后 剪去无关分 支后游离至膝关节处 肌肉端结扎在肌腱上 将腓神经也一起结扎 结扎线留长 保留膝关节 剪去腿骨 将标本离体 注意保持神经肌肉湿润 2 用大头钉将标本的膝关节固定于标本盒 R2 和 R3 两记录电极之间的石蜡凹槽内 保证神经 肌肉与电极充分接触 神经中枢端接触刺激电极 S1 和 S2 肌肉接 触记录电极 R3 和 R4 之间接触接地电极 3 肌肉的结扎线从标本盒中穿出 连接张力换能器 注意连线尽量短 以减小阻 力 在实验过程中 注意标本的休息 将神经搭在肌肉上 用浸湿了任氏液的 棉花覆盖神经肌肉 保持湿润 但标本盒内避免有过多的液体 防止短路 4 换能器插头接 RM6240 通道 1 刺激输出线两夹子分别连接标本盒的刺激电极 S1 和 S2 插头接刺激输出插口 如果需要记录肌肉的动作电位 则在肌肉所 搭置的记录电极上连接输入导线 注意接地 插头接通道 2 2 蟾蜍骨骼肌生理各项数据测定 A 蟾蜍腓肠肌刺激强度和骨骼肌收缩反应的关系 1 打开信号采集软件 从 实验 菜单中选取 刺激强度对骨骼肌收缩的影响 出现软件自动设置界面 各项参数已设置好 但需要将 采集频率 修改成 20kHz 扫描速度仍然是 1 0s div 界面的采集通道默认为 RM6240B 面板上 的通道 1 刺激模式自动设置为强度递增刺激 起始强度为 0 02V 可根据标本特 性灵活选择 2 检查装置连接正确后 点击 开始记录 屏幕下出现扫描线 软件处于记录 状态 主义不要点击 开始示波 在示波状态下 文件不能保存 扫描线如偏 离零点较远 需要调零 将换能器与标本盒的棉线放松 旋转换能器的调零钮 使基线恢复零点 3 将换能器连接的棉线拉直 如果基线偏移零位 肌肉被牵拉的程度会影响基 线位置 不必去管 不必重新调零 测量时 将偏移量减去即可 点击 开始 刺激 刺激器按一定时间间隔自动输出单个刺激方波 后一次比前一次强度递增 将 刺激标注 激活 显示出每次发放的刺激的强度 屏幕上应出现一系列由刺 激触发的肌肉收缩曲线 同时可以观察到标本盒中肌肉的收缩 注意文件的保存 不要移动标本盒与换能器的位置 即肌肉被牵拉的程度保持固定 此要求也适 用于 B 和 C 4 当收缩幅度不再变化时 停止刺激 停止记录 5 应用测量工具 确定收缩的阈水平和最大收缩 并确定最大收缩所对应的最 小刺激强度 即最适刺激强度 记录下收缩幅度 刺激和放大器的参数设置 注意在测量时 需将波形适当展开 确保测量数据更准确 6 绘制刺激强度与肌肉收缩幅度之间的关系曲线 B 单个肌肉收缩分析 确定潜伏期 缩短期 舒张期 1 将 A 实验得到的最大刺激强度对应的收缩曲线展开 应用测量工具确定收缩 的三个时期 潜伏期 缩短期 舒张期 2 至少测量三次 计算几次重复测量得到的三个时期的平均值和标准差 C 蟾蜍腓肠肌刺激频度与骨骼肌收缩的关系 1 打开信号采集软件 关闭通道 3 和 4 保留通道 1 和 2 分别对应肌肉收缩信 号和肌肉动作电位信号 示波状态下修改参数设置 采集频率 20kHz 通道 1 通 道模式为张力 扫描速度 400ms div 灵敏度 7 5g 可根据收缩幅度合理选择 放大器时间常数设为直流 滤波频率 100Hz 通道 2 通道模式为生物电 扫描速 度 400ms div 灵活度 2mv 放大器时间常数 0 001s 滤波频率 1kHz 刺激模式 为串单单刺激 波宽 1ms 延时 20ms 选择一定的刺激脉冲个数 10 60 个 避免 让肌肉受到过多刺激 和刺激强度 阈上刺激强度即可 不必达到最大刺激强度 避免收缩幅度过大 超出换能器量程 2 点击 开始记录 软件进入记录状态 3 记录过程中逐渐提高刺激频率 在一定的刺激频率下 点击 开始刺激 刺 激器按此频率连续发放设定的刺激脉冲个数 肌肉出现相应的收缩 4 观察肌肉收缩的总和现象 确定肌肉收缩的最小融合频率 观察肌肉动作电 位与收缩的关系 5 观察不同频率引起肌肉收缩的幅度变化 实验结果实验结果 A 蟾蜍腓肠肌刺激强度和骨骼肌收缩反应的关系 表 1 蟾蜍腓肠肌刺激强度与骨骼肌收缩强度的关系表 刺激强度 V 收缩强度 g 刺激强度 V 收缩强度 g 0 18 0 19 0 00 2 31 0 24 0 25 10 44 10 90 0 204 790 2610 72 0 217 460 2710 81 0 229 070 2811 04 0 239 980 2911 23 图 1 蟾蜍腓肠肌刺激强度和骨骼肌收缩反应的关系图 0 00 2 00 4 00 6 00 8 00 10 00 12 00 0 000 030 060 090 120 150 180 210 240 270 30 St i m u l us Response Curve St i m u l us V CAP mV 图 2 蟾蜍腓肠肌刺激强度与骨骼肌收缩强度的曲线图 结果分析 由上述图表可以看出 刚开始以较低强度刺激时 骨骼肌并没有收缩 直到达到 阈刺激强度时 阈刺激强度在 0 18 0 19V 之间 骨骼肌开始收缩 随着刺激强度的 增大 骨骼肌收缩强度逐渐增大 刺激强度约为 0 25V 时 骨骼肌收缩强度达到最大 值 最大值在 10 90g 左右 在这之后 随着刺激强度的增大 骨骼肌收缩强度虽然有 所增加 但不再明显变化 而是在最大收缩强度附近波动 产生此现象的原因分析 由于一块肌肉由许许多多肌纤维组成 骨骼肌的收缩受运动神经元的支配 单个 运动神经元可支配多根肌纤维 一个运动神经元与它所支配的肌纤维组成一个运动单 位 而不同的运动单位兴奋阈值不同 低于阈刺激的刺激强度 神经纤维不发生兴奋 其所支配的肌细胞也不发生反应 当刺激电压达到阈强度时 神经干中阈值最低的神 经开始兴奋 其所支配的运动单位也兴奋并发生收缩 刺激强度逐渐增大 神经干中 兴奋的神经纤维增加 收缩的运动单位也增加 于是骨骼肌收缩张力增加 当刺激电 压达到最大刺激强度后 所有的神经纤维都兴奋 其所支配的所有的运动单位也收缩 所有刺激强度再增大 骨骼肌收缩力也不再增加 B 蟾蜍骨骼肌单个肌肉收缩分析 潜伏期 收缩期和舒张期的确定 表 2 蟾蜍骨骼肌单收缩潜伏期 缩短期及舒张期数据测量表 刺激强度 V 潜伏期 ms 缩短期 ms 舒张期 ms 10 271096443 20 281292454 30 291598470 Mean0 2812 3395 33455 67 SD0 012 513 0613 58 图 3 单个肌肉收缩分析图 潜伏期 收缩期和舒张期的确定 从上图可看出 从刺激开始到收缩开始这一段无明显外部表现的时间 称为潜伏期 自肌肉开始收缩至收缩达到高峰 是长度缩短或张力增高的时间 称为缩短期 自收 缩高峰开始 曲线较缓慢地下降至基线 为长度或张力恢复过程的时间 称为舒张期 C 蟾蜍腓肠肌刺激频度与骨骼肌收缩的关系 表 3 蟾蜍腓肠肌刺激频度与骨骼肌最大收缩幅度数据记录表 实验次数波间隔 ms 刺激频度 Hz 最大收缩幅度 g 现象 15002 002 50单收缩 23003 332 90单收缩 32005 004 06单收缩 41506 6717 70不完全强直收缩 55020 028 33不完全强直收缩 62540 027 14不完全强直收缩 72050 029 20完全强直收缩 如下图显示的为几个分离的单收缩 实验显示 直到波间隔降低到 200ms 蟾蜍的骨骼 肌均为分离的单收缩 图 4 蟾蜍腓肠肌刺激频度与骨骼肌收缩的关系图 当前波间隔为 500ms 以下两图 图 5 图 6 显示的为几个收缩反应的重叠 即发生收缩总和 实验显 示 波间隔在 150ms 25ms 骨骼肌均发生不完全强直收缩现象 图 5 蟾蜍腓肠肌刺激频度与骨骼肌收缩的关系图 当前波间隔为 50ms 图 6 蟾蜍腓肠肌刺激频度与骨骼肌收缩的关系图 当前波间隔为 25ms 下图 图 7 显示的为肌肉发生强直收缩的现象 可得到一条光滑的曲线 实验显 示 当波间隔降低到 20ms 蟾蜍的骨骼肌会发生强直收缩现象 图 7 蟾蜍腓肠肌刺激频度与骨骼肌收缩的关系图 当前波间隔为 20ms 实验结果分析 上述图为不同刺激频率下肌肉收缩的曲线 通过测量可以发现在一定范围内 最大 收缩幅度随波间隔的减小而增加 即最大收缩幅度随刺激频率的增加而增加 但当波 间隔减小到一定值 50ms 即刺激频率增大到一定值 20Hz 后 骨骼肌最大收缩幅 度便不再增强 而是在最大值上下波动 若给肌肉不同的有效地频率刺激 实验也可以分别观察到单收缩 2 5Hz 收缩 总和 不完全强直收缩 6 7 40Hz 和强直收缩现象 50Hz 如果后一次刺激落在前 一收缩的舒张期 肌肉出现不完全强直收缩 继续增大频率 后一刺激落在前一收缩 的收缩期 出现完全强直收缩 分析讨论分析讨论 1 刺激强度与收缩幅度的关系是怎样的 为什么 神经细胞的兴奋是因为膜内外的 NA 和 K 离子浓度变化引起的 膜上存在着许多的 NA 和 K 离子通道 它们都有电压门控系统控制离子通道的开与闭 在刺激的强度很小的 时候 由于不足以使得电压门控通道开放 故无法引起神经细胞兴奋 只有在强度足 够大的时候 神经细胞才会兴奋并传导至肌肉 细胞膜上的 NA 和 K 离子通道是有限 的 给予一个最适刺激强度 NA 和 K 离子通道将全部开放 神经达到最大兴奋性 若 给予神经细胞更大的刺激强度 因为离子通道的限制 神经细胞也不可能出现更大的 兴奋性 2 什么是潜伏期 你认为本实验所测的潜伏期内发生了怎样的生理过程 1 从刺激开始到到肌肉机械收缩之前这一段无明显外部表现的时间 称为潜伏期 2 潜伏期内发生了很多生理过程 包括神经干动作电位的传导 神经肌接头兴奋的传 递和兴奋收缩耦联 其与舒张期显著相关 机械收缩之前肌纤维的生物化学活动对肌肉的舒 张机制有调制作用 3 肌肉的收缩期和舒张期分别发生了怎样的生理过程 肌肉的收缩和舒张是否都需要 能量 1 收缩期 收缩幅度和舒张期三者间显著相关 Ca2 升高在引起肌纤维进行机械收 缩的同时 也调节 Ca2 泵活动的程度和效率 从而决定肌浆中 Ca2 浓度降低的速度 2 肌肉的收缩和舒张都需要能量 4 刺激频率和肌肉动作电位及收缩的关系分别是怎样的 1 刺激频率和肌肉动作电位 肌肉动作电位不会随着刺激频率的增大而发生叠加 刺激频率只会改变肌肉动作电位的峰值及时程 2 刺激频率和肌肉收缩 当刺激频率较小时 肌肉表现为连串的单收缩 增大刺激 频率 使刺激的间隔大于一次肌肉收缩的持续时间兵小于一次肌肉收缩舒张的持续时 间时 动作电位发生部分叠加 肌肉则呈现锯齿状的收缩波形 产生不完全强直收缩 继续增大刺激频率 使刺激的间隔小于一次肌肉收缩的时间时 动作电位叠加程度增 大 在每次收缩后不能舒张而是继续受到下一个刺激继续收缩 肌肉产生完全强直收 缩 5 动作电位会发生叠加么 为什么 1 肌肉动作电位不会随着刺激频率的增大而发生叠加 2 因为动作电位具有 全或无 的特点 只要刺激达到动作电位阈值 就会产生 动作电位 且由于不应期的存在动作电位不会发生叠加 只能单独存在 6 骨骼肌为什么可发生强直收缩 强直收缩在幅度上与单收缩有何差别 有何生理 意义 1 骨骼肌发生强直收缩的原因 连续刺激时 后来的每个刺激都可能总是落在前一 次收缩的收缩期结束之前 各次收缩的张力或长度变化发生融合而叠加起来就会产生 完全强直收缩 2 完全强直收缩是在上一次收缩的基础上收缩 因此比单收缩效率高 幅度也明显 要比单收缩幅度大 3 生理意义 强直收缩比单收缩效率高 幅度也明显要比单收缩幅度大 故强直收 缩能产生比单收缩更大的力量 单收缩时一部分能量消耗在反复克服肌肉结缔组织和 肌肉中其它成分的长度变化上 而在强直收缩时 则不需要消耗这些能量 节省下的 能量能更多地用于肌肉做功 骨骼肌会发生强直收缩 使效率高 张力大 而心肌的 不应期长 不会发生强直收缩 这适应于心肌和骨骼肌的功能 7 分析实验中出现和应该注意的问题 1 实