刺激频率、刺激强度与骨骼肌收缩形式的关系

实验一刺激频率、刺激强度与骨骼肌收缩形式的关系
【目的】
1.掌握坐骨神经干标本的制备方法。

2.观察不同刺激强度与肌肉收缩力量的关系。

3.观察不同刺激频率的改变与肌肉形式的关系。

【原理】
由一根运动神经纤维及其他所支配的骨骼肌细胞组成的功能单位称
为运动单位。

坐骨神经一腓肠肌标本是由很多运动单位构成。

在保持足够的刺激时间（脉冲波宽)不变时，刺激强度过小，不能引起任何反应；随着刺激强度增加到某一定值，可引起少数兴奋性较高的神经纤维兴奋，从而引起它们所支配的骨骼肌细胞收缩，该刺激强度为阈强度，具有阈强度的刺激叫阈刺激。

此后，随着刺激强度的继续增加，有更多的运动单位兴奋，肌肉收缩幅度、产生的张力也不断增加，此时的刺激均称为阈上刺激。

但当刺激强度增大到某一临界值时，所有的运动单位都被兴奋，肌肉收缩的幅度达到最大，产生最大张力，此后，再增加刺激强度，骨骼肌收缩的幅度不会继续增加。

因此，引起神经、肌肉最大反应的最小刺激强度为最适刺激强度，该刺激叫最大刺激(或最适刺激)。

肌肉受到一次短促的刺激时，引起的一次机械性收缩和舒张过程称为单收缩。

当给肌肉适当强度的连续电刺激时，如在前一次收缩的舒张期结束前又开始新的收缩，发生单收缩的复合，收缩曲线呈锯齿状，称为不完全强直收缩。

若刺激频率增加到临界融合频率，使肌肉在前一次收缩期内就开始了新的收缩，肌肉收缩完全融合，形成持续收缩状态，其收缩幅度较单收缩大得多，称为完全强直收缩。

【实验对象】
蟾蜍或蛙
【实验器材和药品】
蛙手术器械，电刺激器，生物医学信号采集系统，张力换能器，任氏液等【实验步骤与观察项目】
1、坐骨神经干标本的制作
（1）破坏脑脊髓取蛙一只，用自来水冲洗干净。

左手握住蛙，用食指压住其头部前端使头前俯(图l)，右手持探针从相当于枕骨大孔处垂直刺入，将探针向前刺入颅腔。

左右搅动捣毁脑组织．然后将探针抽回原处，再向后刺入脊椎管捣毁脊髓。

脑脊髓完全破坏的标志是蛙的四肢松软，呼吸消失?否则要依上法再行捣毁．
图l 破坏蟾蜍脑脊髓的方法图2 剪除躯干上部及内脏（2）剪除躯干上部及内脏在骶髂关节水平以上O.5—1.Ocm处横断脊柱，然后左手握蛙后肢，用拇指压住骶骨．使其头与前肢自然下垂，右手持粗剪刀，沿脊往两侧剪除蛙的一切内脏及头部，注意不要伤及坐骨神经干。

(图2)。

（3）剥皮先剪去肛门周围皮肤，左手垫纸握脊柱断端，右手捏住其上的皮肤边缘，向下剥掉全部后肢的皮肤。

然后将标本放在盛有任氏液的培养皿中：注意用力要均匀，手不可接触标本。

（图3）
（4）将手及用过的手术器械洗净
（5）分离两腿下肢标本背位置于蛙板上。

于两侧坐骨神经干下分别穿线，尽量靠近脊柱结扎。

注意此处为腰骶丛，不可遗漏分支．于结扎线的脊柱侧剪下神经，以结扎线为支持线轻轻提起神经，顺其走行方向剪去分支后，将神经干搭在大腿肌肉上．然后持两腿，从背剥剪断两侧犁状肌，沿脊柱两侧向上剪开剔除脊柱。

将两侧大腿连同下肢带骨相对扭动、脱关节，于耻骨联合中央剪开两侧大腿．将一腿放回培养皿中。

图3 剥掉蟾蜍后肢皮肤图4 游离坐骨神经及腓肠肌（6）游离坐骨神经用玻璃分针沿脊柱内侧游离坐骨神经，并于中枢端结扎。

沿神经走行，经犁状肌及其附近的结缔组织、坐骨神经沟，游离神经至掴窝，用支持线轻轻提起神经，顺其走行方向剪去分支。

（图4）（7）将游离的坐骨神经搭于腓肠肌上，在膝关节周围剪掉大腿全部肌肉，并用粗剪刀将附着在股骨上的组织刮干净，然后在股骨的中部剪去上段的股骨，保留的部分就是坐骨神经小腿标本。

（8）制备坐骨神经腓肠肌标本将上述的坐骨神经—小腿标本在跟腱处穿线结扎后剪断跟腱，游离腓肠肌致膝关节处，然后沿膝关节将小腿其余部分剪掉，这样就制备好了具有附着在股骨上的腓肠肌并带腓肠肌的坐骨神经标本。

（9）清理器具，然后将制备好的标本浸入任氏液中数分钟后开始实验。

2、固定标本
将坐骨神经腓肠肌标本固定于肌槽，坐骨神经置于肌槽的刺激电极上，股骨残端固定于肌槽的小孔内。

腓肠肌跟腱的结扎线与张力换能器相连，将张力换能器固定于铁支架的双凹夹上，暂不拉紧结扎线。

3、仪器的调试相连接
张力换能器的插头插入生物医学信号采集系统的一信号输入插座，描记腓肠肌的收缩曲线。

调零后进入记录状态。

4、观察项目
（1）用不同的刺激强度给予刺激，观察曲线的变化。

（2）改变刺激的频率，记录肌肉收缩形式的改变。

【注意事项】
1、不可用力牵拉神经。

2、要经常保持神经标本湿润。

3、神经标本与电极要密切接触，不可折叠，
【思考题】
1、在一定范围内刺激强度的增加，肌肉收缩幅度有何变化？为什么？
2、随着刺激频率的增加，肌肉收缩形式变化如何？为什么？。