骨骼肌收缩特性和收缩形式的观测

骨骼肌收缩特性和收缩形式的观测

一实验目的

1 学习电刺激方法及肌肉收缩的记录方法

2观察刺激强度与肌肉收缩反应的关系

3 观察骨骼肌单收缩过程

4 观察肌肉收缩的总和以及强直收缩现象

二实验原理

1刺激腓肠肌时，不同的刺激强度会引起肌肉的不同反应。能引起肌肉发生反应的最小刺激强度，为阈刺激。随着刺激强度的增大，肌肉的收缩张力也相应增大，能引起肌肉产生最大收缩反应的最小刺激称为最适刺激强度。

2 当同等强度的连续阈上刺激作用于标本时，则出现多个收缩反应的叠加。当新刺激落在前一次收缩的舒张期,即发生不完全强直收缩；当新刺激落在前一次收缩的收缩期, 即发生完全强直收缩。

三实验步骤

1 制备蛙的坐骨神经——腓肠肌标本

2 把标本通过张力传感器与生理信号采集系统相连

3 观察刺激强度与肌肉收缩反应的关系，确定阈值

4 观察骨骼肌单收缩的时程、总和的过程以及强直收缩现象

四实验结果及分析

本次实验所用的量程恒为10mv ，波宽恒为1ms

1阈值的确定

频率：1Hz

当初始刺激强度设为20mv时，没有引起肌肉收缩，此刺激为阈下刺激，如图1所示。因此，20mv的基础上，每次逐渐增加0.5mv的强度去刺激肌肉，当刺激强度达到22.5mv 时，肌肉开始收缩，如图2所示，22.5mv为在此条件下引起该肌肉发生收缩反应的最小刺激强度，即阈值。阈值并不是一个固定的参数，不同的细胞或同一细胞处于不同的功能状态，引起兴奋所需的阈值可能也有很大的不同。阈值可作为衡量细胞或组织兴奋性的指标。阈值越低则表明组织越易被兴奋，即兴奋性越高；反之，阈值越高，意味着兴奋性越低。

图1阈下刺激对骨骼肌收缩产生的影响

图2 阈刺激对骨骼肌收缩产生的影响

2 观察肌肉单收缩时程及最适刺激强度的确定（频率：1Hz ）

1）肌肉组织对于一个阈上强度的刺激，发生一次迅速的收缩反应，即单收缩。单收缩的过程可分为三个时期：潜伏期、收缩期和舒张期。分析80mv 的刺激引起的单收缩曲线，如图4，可见，该肌肉的潜伏期约35ms ，收缩期约占50ms ，舒张期约占65ms ，整个单收缩历时约0.115s 。不同的肌肉的收缩时间长短不同，这主要由肌质网中ATP 酶的活性及胞质中Ca 2+的浓度决定。

2）先后以60mv 、80mv 、100mv 的强度刺激肌肉，分别得到如图3、图4、图5所示的收

缩曲线。由图可知，在这三个数据中，80mv 引起的肌肉收缩反应是最大的。因此，为了确定80mv 是否为最适刺激强度，在80mv 的左右邻近以5mv 为增量取若干个数据，当刺激强度小于80mv 时，肌肉的收缩力就随之下降，但当刺激强度大于80mv 时，肌肉的收缩力也小于80mv 时肌肉的收缩力，因此，可得出结论，80mv 为肌肉的最适刺激强度。理论上，若80mv 为肌肉的最适刺激强度，则当刺激强度大于80mv 时，应出现3-4次同等高度的收缩曲线，本次实验看不到这种现象，可能是由于之前100mv 的刺激强度过大了，对神经有一定的损伤。

文件1

通道1 (V) -5

5

通道2 (mV)

-4

-2

0 2

4

9.5 10 10.5 11 11.5 2011-10-31 1:33:41.765 文件1

通道1 (V) -10

-5

5

通道2 (mV)

-4

-2

0 2

4

9.6 9.8 10 10.2 10.4 10.6 10.8 11 11.2 11.4 11.6 11.8 2011-10-31 1:28:23.890

文件1

通道1 (V )

通道2 (m V )图3 60mv 的刺激强度下肌肉产生的单收缩

图4 80mv 的刺激强度下肌肉产生的单收缩

图5 100 mv 的刺激强度下肌肉产生的单收缩

由此组实验可知，在刺激频率不变的条件下，改变刺激强度会对肌肉的收缩反应产生不同的影响。随着刺激强度的增加，肌肉的收缩张力也相应增大，但当刺激强度增大到为最适刺激强度时，肌肉的全部肌纤维同时收缩，这时，再增大刺激，肌肉的收缩张力也不会随之加大。

文件1

通道1 (V) -5

5

通道2 (mV)

-5

0 5

9 9.5 10 10.5 11 2011-10-31 1:44:51.203

文件1

通道1 (V) -6

-4 -2 0 2 4

6 通道2 (mV)

-5

0 5

8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 2011-10-31 2:00:27.359

3 观察肌肉收缩的总和及强直收缩现象

1）如果给肌肉以连续的脉冲刺激，则肌肉的收缩形式将随刺激频率的高低而不同，当刺激间隔大于单收缩时程，因为每一个新刺激到来之时，由前一次刺激引起的单收缩过程已经结束，于是每次刺激只引起一次独立的单收缩。设刺激强度为80mv，频率0.5Hz，波宽1ms 脉冲数5个，结果如图6所示，出现了5个分离的单收缩。

文件1

图6 蛙腓肠肌的连续单收缩曲线

由图6可见，在同一最适强度80mv的连续刺激下，肌肉的每个单收缩产生的张力并不完全相同，这主要是由于同一标本的最适刺激强度也会发生变化，可能肌肉发生每一次单收缩时所处的生理状态有微小差异，导致其最大收缩力的变化。

2）当刺激间隔小于单收缩时程而大于不应期，则出现两个两个收缩反应的重叠，即收缩的总和。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；设刺激强度为80mv，频率5Hz，波宽1ms 脉冲数5个，结果如图7所示，肌肉不完全强直收缩，产生了锯齿形的收缩曲线。

文件1

图7 蛙腓肠肌的不完全强直收缩曲线

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。在15Hz的刺激频率下，肌肉产生如图8所示的收缩曲线。