实验四-人体拇收肌单收缩分析

1、实验四人体拇收肌单收缩分析实验目的了解动作电位、运动终板、兴奋收缩耦联了解大鱼际、小鱼际、尺神经活支和拇收肌了解阈下刺激，阈刺激，最适刺激了解单收缩，强直收缩，注意离体收缩和在体收缩之间的区别了解时值的生理意义及其测定方法二、实验原理：1、动作电位的产生动作电位是指可兴奋细胞受到刺激时在静息电位的基础上产生的可扩布的 电位变化过程。动作电位由峰电位（迅速去极化上升支和迅速复极化下降支的总 称）和后电位（缓慢的电位变化，包括负后电位和正后电位）组成。峰电位是动 作电位的主要组成成分，因此通常意义的动作电位主要指峰电位。动作电位的幅 度约为90130mV，动作电位超过零电位水平约35mV，这一段称

2、为超射。神经纤 维的动作电位一般历时约0.52.0ms，可沿膜传播，又称神经冲动，即兴奋和神 经冲动是动作电位意义相同。细胞外钠离子的浓度比细胞内高的多，它有从细胞外向细胞内扩散的趋势， 但钠离子能否进人细胞是由细胞膜上的钠通道的状态来决定的。当细胞受到刺激 产生兴奋时，测单一神经纤维静息和动作电位的实验模式图首先是少量兴奋性较高的钠通道开放，很少量钠离子顺浓度差进人细胞，致 使膜两侧的电位差减小，产生一定程度的去极化。当膜电位减小到一定数值（阈 电位）时，就会引起细胞膜上大量的钠通道同时开放，此时在膜两侧钠离子浓 度差和电位差（内负外正）的作用下，使细胞外的钠离子快速、大量地内流，导 致细胞

3、内正电荷迅速增加，电位急剧上升，形成了动作电位的上升支，即去极化。 当膜内侧的正电位增大到足以阻止钠离子的进一步内流时，也就是钠离子的平衡 电位时，钠离子停止内流，并且钠通道失活关闭。在此时，钾通道被激活而开放， 钾离子顺着浓度梯度从细胞内流向细胞外，大量的阳离子外流导致细胞膜内电位 迅速下降产生去极化，形成了动作电位的下降支，即复极化。此时细胞膜电位虽 然基本恢复到静息电位的水平，但是由去极化流人的钠离子和复极化流出钾离子 并未各自复位，此时，通过钠泵的活动将流人的钠离子泵出并将流出的钾离子泵 入，恢复动作电位之前细胞膜两侧这两种离子的不均衡分布，为下一次兴奋做好 准备。总之，动作电位的去极

4、化是由于大量的钠通道开放引起的钠离子大量、快 速内流所致；复极化则是由大量钾通道开放引起钾离子快速外流的结果。动作电 位的幅度决定于细胞内外的钠离子浓度差，细胞外液钠离子浓度降低动作电位幅 度也相应降低，而阻断钠离子通道（河豚毒素）则能阻碍动作电位的产生。2、动作电位在神经纤维上的传导可兴奋细胞的任何一个部位的膜所产生的动作电位，都可沿着细胞膜向周围 传播，使整个细胞的膜都经历一次与刺激部位同样的跨膜离子移动，表现为动作 电位沿整个细胞膜的传导，这样的传导是通过在兴奋部位与未兴奋部位形成局部 电流进行的，当局部电流的出现是邻接未兴奋的膜去极化到阈电位时，也会使该 段出现它自己的动作电位，这样的

5、过程在膜表面连续进行下去，就表现为在整个 细胞的传导。有髓神经纤维在轴突外面包有一层相当厚的髓鞘，构成髓鞘主要成分的脂质 是不导电或不允许带电离子通过的，因此只有在髓鞘中断的朗飞结处，轴突膜才 能和细胞外液接触，是跨膜离子移动得以进行。这样，当有髓纤维受到外来刺激 时，动作电位只能在邻近刺激点的朗飞结处产生，而局部电流液只能发生在相邻 的朗飞结之间，其外电路要通过髓鞘外面的组织液，这就使动作电位的传导表现 为跨过每一段髓鞘而在相邻的朗飞结出现，即兴奋的跳跃式传导。神经纤维的传导速度主要取决于在活动区前面有正电荷扩拖使膜电容放电 到阈值的速度。而这种速度又取决于活动区前产生的电流量与纤维的电缆性

6、质， 特别是取决于膜电容（Cm）与内部纵向电阻（r.），电流必须流过此电阻，使电 容放电。由于动作电位的传导速度依赖于轴突核心的纵向电阻，粗纤维中的传导 速度大于细线维中的传导速度。运动终板运动终板是运动神经元的轴突终末与骨骼肌纤维共同形成的效应器，分布于 骨骼肌内，支配肌纤维的收缩。运动神经元的轴突抵达所支配的骨骼肌时失去髓鞘，其轴突反复分支，每一 分支形成葡萄状膨大，与一条骨骼肌纤维接触，形成化学突触连接，连接处呈椭 圆形板状膨大，称为运动终板，也叫神经-肌连接。4、横纹肌的兴奋收缩耦联动作电位沿横管系统向细胞深处传导，横管去极化，横管膜电压敏感性钙蛋 白构象发生变化，对肌质网上钙通道的阻

7、塞作用解除，终池中大量钙离子流入肌 浆，通过一系列的机制，钙离子使得肌丝滑动，引起肌肉收缩。以上整个过程可表示为：原兴奋一一AP传到神经末梢轴突膜上钙离子通道开放钙离子进入 膜内一一大量囊泡向前膜靠近并与前膜融合囊泡释放AchAch扩散与终 板膜神经受体结合一一终板膜钠离子、钾离子通道部分开放钠离子内流、钾 离子外流一一终板膜部分去极化一一终板膜周围的肌膜去极化达阈电位肌 膜爆发动作电位大鱼际与小鱼际人的手掌正面拇指根部，下全掌跟，伸开手掌时明显突起的部位，医学 上 称其为大鱼际。大鱼际肌肉丰富，伸开于掌时明显突起，占于掌很大面积。大鱼 际与呼吸器官关系密切。手掌内、外侧缘由一组肌群构成稍隆起

8、的部位，大拇指一侧称“大鱼际”， 另一侧称“小鱼际“，多用于在弹奏弦乐器时切音。尺神经尺神经在腕上分出一感觉支到手背，支配背面尺侧两个半手指。主十在豌豆 骨的桡侧进入尺神经管。在管内分成浅支和深支。浅支靠桡侧，主要是感觉支， 支配掌短肌、手掌尺侧及尺侧一个半手指的感觉。深支是运动支，与尺动脉伴行， 穿过小鱼际进入手掌，在屈指肌腱的深面，骨间肌的浅面与掌深弓伴行，沿途发 出肌支，支配小鱼际肌、骨间肌及3、4蚓状肌，最后支配拇内收肌，偶尔支配 拇短屈肌的深头。在腕部尺神经十内，深浅支有56厘米的自然分束。本实验 测试拇收肌，其作用为使拇指掌部向内部收，因此应当注意测试手的摆放姿势和 指压感受器测量

9、的部位（拇指近食指的侧边）时值当用直流电刺激神经肌肉时，为了使刺激有效，对应于所用的电流强度有一 个必需的最短的通电时间，此时间称为利用时，用二倍的基电流(有效的最低强 度电流)刺激时的利用时称为时值(chronaxie)。单收缩、强直收缩肌组织对于一个阈上强度的刺激，发生一次迅速的收缩反应，称为单收缩。 单收缩的过程可分为3个时期：潜伏期、收缩期和舒张期。两个相同强度的阈上刺激，相继作用与神经一肌肉标本，如果刺激间隔大于 单收缩的时程，肌肉则出现两个分离的单收缩；如果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，称为收缩的总和。当同等强度的连 续阈上刺激作用与标本时，则出

10、现多个收缩反应的叠加，此为强直收缩。当后一 收缩发生在前一收缩的舒张期时，称为不完全强直收缩；后一收缩发生在前一收 缩的收缩期时，各自的收缩则完全融合，肌肉出现持续的收缩状态，此为完全强 直收缩。手部的运动神经分布：尺神经在腕上分出一感觉支到手背，支配背面尺侧两个半手指。主干在豌豆 骨的桡侧进入尺神经管。在管内分成浅支和深支。浅支靠桡侧，主要是感觉支， 支配掌短肌、手掌尺侧及尺侧一个半手指的感觉。深支是运动支，与尺动脉伴行， 穿过小鱼际进入手掌，在屈指肌腱的深面，骨间肌的浅面与掌深弓伴行，沿途发 出肌支，支配小鱼际肌、骨间肌及3、4蚓状肌，最后支配拇内收肌，偶尔支配 拇短屈肌的深头。在腕部尺神

11、经十内，深浅支有56厘米的自然分束。肌电图肌电图是骨骼肌在收缩前的电兴奋活动，经过引导，放大，记录而形成的图 形。本实验使用的是表面电极，表面电极根据容积导体原理设计，动作电位可从 肌纤维液反映到皮肤表面。表面电极为直径为1 cm的盘状导体，由导电橡胶和氯 化银等导体材料制成，固定在所测肌肉的皮肤表面。可以引导出骨骼肌较多单位 的动作电位，以研究人体活动时整块肌肉的状态，通过表面电极采集肌电，因其 无创性而易于接受。在使用电极时要注意正负极的连接，电极应放在豌豆骨的外 下侧。三、实验动物与器材实验动物：学生自我测试实验器材：条形点半，指压传感器四、方法与步骤开启电脑，开启仪器开关，检查和指压感

12、受器；放置电极：胶布将于指脉搏压换能器固定在桌子的边缘，将条形刺激电极放 在豌豆骨的下方。打开Chart软件，设置软件参数。将电流强度先设定在2mA左右，开启刺激电极，观察测试者拇收肌是否因刺激 而收缩。如没有发生收缩，应调整电极的位置。若找到位置，可以用胶布固 定防止半途移位。将收缩的拇指轻轻放在于指脉压感受器上方，记录肌肉单 收缩图。调整刺激电流的大小，以手指收缩幅度适中为宜。分别改变刺激电 流大小，刺激频率，时间来测定刺激强度与收缩的关系、刺激频率与收缩的 关系、时值、时间强度曲线。五、实验结果分析（一）刺激强度与收缩的关系图1:不同刺激强度下的单收缩反应从上图可以看出不同刺激强度下拇收

13、肌的单收缩反应强度是不一样的，刺激越大， 收缩强度越大，刺激越小，收缩强度越小。（二）刺激频率与收缩的关系图2：不同刺激频率下的拇收肌单收缩反应从图2可以看出：频率间歇为1Hz、2Hz、4Hz、8Hz时，均呈现单收缩。（三）时间强度曲线测定表1：时间强度曲线测定刺激时间/ms刺激强度/mA刺激时间/ms刺激强度/mA2.561.191.121.652.241.1940.941.91.921.20.752.11.761.30.642.71.561.320.483.21.441.40.323.551.281.50.166.91.21.6以刺激强度为纵坐标，刺激时间为横坐彳标，作时间强度曲线如下图所

14、示：图3:拇收肌单收缩反应时间强度曲线图从图3可以看出刺激强度和刺激时间之间存在着反比关系。六、注意事项1、大拇指放置在于指脉压感受器上的位置要正确，是第一关节的拇收肌收缩方 向的一侧贴在感受器上。2、在改变电刺激的电流强度的时候，要注意适当的调节，缓慢逐渐增大。3、本实验中的刺激是无损伤的，但有下列疾病者不可以进行测试：有精神疾病 如抑郁症患者;有严重的心脏病患者；心脏佩戴起搏器患者；严重的高血压患者 等不宜接受刺激的人。4、刺激神经时，要将刺激电极贴紧皮肤。否则，电极与皮肤间的跨膜电阻会造 成刺激开始是皮肤表面局部电压过高而产生疼痛，也会影响实验结果。5、找阈刺激时，刺激强度应要从最小的强

15、度开始，逐步增加刺激强度，如果太 大再往小调，则找到的阈刺激会不准确。七、实验总结收缩是肌肉兴奋的外在表现。肌肉收缩有两种形式，即等长收缩和等张收缩。 给活的肌肉一个短暂的有效刺激，肌肉会发生一次等长或等张收缩，此称为单收 缩。单收缩的全过程可分为潜伏期、收缩期和舒张期。其具体时间和收缩幅度可 因不同动物和肌肉以及肌肉当时的机能状态的不同而有所不同。如蛙腓肠肌的单 收缩共历时约0.12s，其中潜伏期约0.01s，收缩期约0.05s，舒张期约0.06s。 若给肌肉相继两个有效刺激，且使两个刺激的间隔时间小于该肌肉单收缩的总时 程，则引起肌肉的收缩可以总和起来，出现一连续的收缩，称之为复合收缩。当 给肌肉一串有效刺激时，可因刺激频率不同，肌肉呈现不同的收缩形式。如果刺 激频率很低，