刺激频率、刺激强度与骨骼肌收缩形式的关系20160324

刺激强度和刺激频率与骨骼肌收缩的关系
【实验目的】
观察不同刺激强度和刺激频率对骨骼肌收缩的影响。

【实验原理】
骨骼肌受运动神经纤维的支配。

由一根运动神经纤维及其所支配的骨骼肌纤维组成的功能单位称为运动单位（图1）。

坐骨神经所支配的腓肠肌是由很多运动单位构成，而且所含神经纤维和骨骼肌纤维兴奋性高低不同。

足够的刺激时间保持不变时，刺激坐骨神经，若刺激强度过小，不能引起神经纤维兴奋，从而引起它们所支配的骨骼肌纤维收缩。

随着刺激强度的增加，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纤维收缩，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，产生的一次机械性收缩和舒张过程称为单收缩。

若给予肌肉连续的有效刺激，且刺激间隔时间大于单收缩的总时程，则肌肉将发生一连串彼此分开的单收缩；若增大刺激频率，使后一刺激落在前一收缩的舒张期内，将记录到锯齿状的收缩曲线，称为不完全强直收缩；若刺激频率继续
增大，使后一刺激落
在前一收缩的收缩
期内，肌肉收缩曲线
叠加融合，形成持续
收缩状态，其收缩幅
度较单收缩大得多，图1 运动单位示意图
称为完全强直收缩。

【实验对象】
蛙
【实验器材和药品】
铁架台、粗剪刀、手术剪、手术镊、眼科镊、玻璃分针、蛙钉、蛙板、探针、细线、纱布、任氏液，电刺激器，生物机能实验系统，张力换能器。

【实验步骤与观察项目】
1.破坏脑和脊髓取蛙一只，用自来水冲洗干净，左手握蛙，以食指
按压头部前端呈前俯位(图2)，右手持探
针从枕骨大孔处垂直刺入，再向前刺入
颅腔,左右搅动彻底捣毁脑组织．然后将
探针原路退回，向后刺入椎管彻底捣毁
脊髓。

若蛙四肢松软，呼吸消失，表明
脑和脊髓已完全破坏，否则要按上述方
法再行捣毁。

图2 破坏蟾蜍脑脊髓的方法
2.分离腓肠肌将蛙俯卧在蛙板上，蛙钉固定四肢，用粗剪刀剪开一侧小腿的皮肤，暴露腓肠肌，游离腓肠肌至膝关节处，用棉线在跟腱处穿线结扎后剪断跟腱。

3.分离坐骨神经用粗剪刀剪开大腿的皮肤，沿坐骨神经沟（股二头肌和半膜肌之间的裂缝处）找出坐骨神经，用玻璃分针小心分离，大腿部的坐骨神经完全暴露后，在其下穿一线备用。

4.仪器连接将张力换能器固定于铁架台的双凹夹上，并与腓肠肌跟腱的结扎线相连，将张力换能器另一端与生物机能实验系统相连。

将电刺激器与生物机能实验系统相连，并将分离好的坐骨神经置于其挂钩上。

5.观察项目
（1）刺激强度与肌肉收缩反应之间的关系打开生物机能实验系统，选中当前通道，选择通道功能为“张力”，标记为“刺激”。

在菜单“设置”中将当前通道软件调零。

单击工具栏中的“切换”，显示刺激的通道勾选为当前通道，通过调节“波宽”和“延时”调节波的宽度和高度，将
刺激方式选为“单刺激”，设置幅度大小，从较弱强度的刺激开始。

双击当前通道，单击“采样”，再单击“刺激”给予刺激，若肌肉无收缩反应，可逐渐增大刺激强度直至肌肉出现收缩，肌肉收缩刚出现收缩时所需强度的刺激为阈刺激。

继续增大刺激强度，直至肌肉收缩的幅度最大，肌肉收缩幅度最大所需的最小强度为最适刺激强度，该刺激为最适刺激。

（2）观察刺激频率与收缩波形的关系将刺激方式选为“串刺激”，“幅度大小”为最适刺激强度，改变刺激的频率，描记肌肉的单收缩、不完全强直收缩和完全强直收缩曲线。

（3）当出现需要保存的曲线时，停止采样，复制所需保存曲线，并保存到word中。

【注意事项】
1.不可用力牵拉或夹捏神经。

2.操作过程中，注意反复使用任氏液湿润腓肠肌和坐骨神经。

3.神经标本与电极要密切接触，不可折叠。

4.肌肉收缩后，应使肌肉休息一定时间后再进行下一次刺激。

【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？。