实验二不同强度和频率的刺激对肌肉收缩的影响
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incomplete tetanus incomplete tetanus
incomplete tetanus complete tetanus complete tetanus
2.3 不应期观察
“实验”菜单中选择生理科学实验中的“不应期观察”进入实验状态。仪器参数：1通道 时间
常数直流，灵敏度15g，滤波频率30Hz、 1通道时间常数0.02s、灵敏度5mV，滤波频率 1KHz、采样频率：40KHz，扫描速度：20ms/div。双刺激激方式，最大刺激强度，刺 激波
结果results31不同刺激强度刺激坐骨神经对腓肠肌收缩张力的影响刺激波宽01ms的单刺激阈刺激强度为v最大刺激强度为v阈强度刺激时的肌肉收缩力g显著低于最大刺激强度刺激时的肌肉收缩力g2019729厦门大学医学院基础医学实验教学中心1532刺激强度u与肌肉收缩张力t的关系在阈刺激强度与最大刺激强度之间腓肠肌的收缩力随着刺激强度的增大而增大刺激强度大于最大刺激强度腓肠肌的收缩力不再增大见图1最大刺激阈刺激fig1forcevsstimulusvoltagebehavior2019729厦门大学医学院基础医学实验教学中心1633不同频率刺激刺激坐骨神经对腓肠肌收缩张力的影响刺激波宽01ms最大刺激强度时单收缩的刺激频率为性hz不完全强直收缩的刺激频率为hzhz完全强直收缩的刺激频率为fctshz
• 定义（definition）：
阈刺激
在单个刺激，刺激持续时间、强度-时间变化率固定的条件 下，刚能引起实验对象反应的最小刺激。
最大刺激
在单刺激，刺激持续时间、强度-时间变化率固定的条件 下，能引起实验对象最大反应的最小刺激强度。
1. 学习蟾蜍坐骨神经-腓肠肌标本制备方法 2. 观察刺激蟾蜍坐骨神经对腓肠肌收缩的影响，分析刺激强度、
刺激频率与骨骼肌收缩张力的关系 3. 学习微机生物信号采集处理系统的使用方法
1.材料和方法(materials and methods) 1. 1实验动物( laboratory animal)
RM6240C生物信号处理系统
神经肌肉标本盒
RM6240生物信号处理系统可以同时采集、放大、显示、 记录、分析四路生物信号及一路刺激输出，12导联心电 图输入记录，可用于人体和动物实验。仪器参数全程控设 置，有多种数据分析功能和数据转换输出功能
1.5仪器连接和参数(apparatus junction and parameter)
3.结果（results)
3.1 不同刺激强度刺激坐骨神经对腓肠肌收缩张力的影响 刺激波宽0.1ms的单刺激，阈刺激强度为 V，最大刺激强度为 V，阈强度刺激时的肌肉收缩力(g)显著低于最大刺激强度刺 激时的肌肉收缩力(g)
3.2 刺激强度（U）与肌肉收缩张力（T）的关系
在阈刺激强度与最大刺激强度之间 ，腓肠肌的收缩力随着刺激强度的增大而增 大，刺激强度大于最大刺激强度，腓肠肌的收缩力不再增大，见图1
4.讨论(discussion)
4.2 以最大刺激电压的连续脉冲刺激坐骨神经干，剌激波的间隔时 间大于单收缩的持续时间，肌肉收缩波呈现与刺激频率相同的单 收缩波；刺激波间隔小于单收缩的持续时间，肌肉收缩波发生融 合(总和），融合发生于舒张期，出现不完全强直收缩；融合发 生于收缩期，出现完全强直收缩波，但神经干动作电位不发生融 合
换能器
RM6240C微机生物信号处理系统
神经肌肉标本盒
神经肌肉标本盒1对引导电极接微机生物信号处理系统2通道，换能器接第1通道
1.5仪器连接和参数（apparatus junction and parameter)
采样频率
通道模式 扫描速度
灵敏度
时间常数 滤波频率
“实验”菜单中选择生理科学实验中的“骨骼肌收缩”进入实验状态。仪器参数：1通道 时间
2.1 不同刺激强度刺激坐骨神经对肌肉收缩张力的影响
阈刺激
最大刺激
2.观察（observations) 2.2 最大刺激时，不同刺激频率刺激坐骨神经 对骨骼肌收缩张力的影响
twitch
incomplete tetanus
complete tetanus
2Hz
18Hz
single twitch
twitch twitch
1.材料和方法(materials and methods)
1.3 器材(experimental installation ) RM6240生物信号处理系统 (RM6240 biological signal collecting system )（成都仪器厂）、 神经肌肉标本盒（ nerve-muscle chamber )
蟾蜍（中华蟾蜍指名亚种，Zhuoshan Toad）
雄蟾
婚垫
雄蟾
雌蟾
雄性蟾蜍皮肤光滑，前肢趾上有黑色婚垫，会鸣叫。雌性蟾蜍皮肤粗糙，
无婚垫，不会鸣叫
蟾蜍属两栖动物，其一些基本生命活动与哺乳动物近似，其离体组织和器 官所需的生理环境比较简单 (无须供氧和恒温) 蟾蜍常用于神经生理、肌肉生理、心脏生理，微循环、水肿等实验
T（g)
阈刺激 最大刺激
U(V)
Fig.1 force vs stimulus voltage behavior
3.3 不同频率刺激刺激坐骨神经对腓肠肌收缩张力的影响 刺激波宽0.1ms，最大刺
激强度时，单收缩的刺激频率为性 Hz，不完全强直收缩的刺激频率为 Hz 至 Hz 、
完全强直收缩的刺激频率为Fcts±s Hz 至Fcte±s Hz 。不完全强直最大收缩力 Tict±s (g)和完全强直最大收缩力Tct±s பைடு நூலகம்g)显著高于单收缩的最大收缩力为Tt±s (g)（p<0.05），见表2。
随着刺激波间隔的减小，腓肠肌收缩张力也逐渐增大，强直收缩 产生的张力显著大于单收缩。肌肉单收缩时，胞浆内Ca2+浓度 升高的持续时间太短，被激活的收缩蛋白尚未产生最大张力时， 胞浆Ca2+浓度即已开始下降，单收缩产生的张力不能达到胞浆 内Ca2+浓度相应的最大张力。强直收缩时，肌细胞连续兴奋， 引起终池中的钙连续释放胞浆内的Ca2+浓度持续升高，使肌肉 未完全舒张或未舒张时进一步收缩，使收缩张力逐渐增大，完全 强直收缩时收缩张力达到了一个稳定的最大值[3]
1.材料和方法(materials and methods) 1.2药品 任氏液(Ringer`s solution)
任氏液由无机盐和蒸馏水配置而成，每 升溶液含NaCl 6.5g、KCl 0.14g、 CaCl2 0.12g,、NaHCO3 0.20g、 NaH2PO4 0.01g。任氏液的理化特性与蛙的组织 液近似。可用于蛙的组织、器官润湿和 营养
5. 参考文献(references)
1.D . J.AIDLEY.可兴奋细胞的生理.学科学出版社. 北 京.1983.9第1版. P275、 P61
2.Mary A.B.勃雷兹尔.神经系统的电活动.科学出版社.北 京.1984第1版. P45
3.姚泰.生理学.人民卫生出版社.北京.2002.4第1版.P62
常数直流，灵敏度3.75g，滤波频率30Hz、 采样频率：8KHz，扫描速度：2.5s/div。
1.6 动作电位引导和骨骼肌收缩记录 坐骨神经腓肠肌的股骨插入固定孔固定，神经干标本盒的电极上，神 经与电极接触良好，调节刺激电压，记录动作电位和肌肉收缩曲线
神经 干
2.观察（observations)
T（g)
incomplete tetanus complete tetanus
F(Hz)
Fig.2 force vs stimulus frequency behavior
4.讨论(discussion)
4.1 腓肠肌大多数是快颤搐型肌纤维[1] ，支配腓肠肌收缩的神经是 A纤维， A纤维的直径有很大差异，其阈值也有较大差异[1，2]。 单干恒定时间的方波电压刺激坐骨神经干，电压低于阈值的强度 刺激，坐骨神经干支配腓肠肌的神经纤维不发生兴奋，其所支配 的肌细胞也不会发生兴奋和收缩。刺激电压达到阈强度时，坐骨 神经干中阈值最低的神经开始兴奋，其所支配的运动单位的肌纤 维兴奋并发生收缩，刺激强度逐渐增大，坐骨神经干中兴奋的神 经纤维增加，兴奋和收缩的运动单位增加，其所募集的收缩张力 也增加。刺激电压达到使支配腓肠肌的A纤维全部兴奋，腓肠肌 全部的运动单位增加都兴奋并收缩，收缩张力达单收缩最大值。
不同强度和频率的刺激对肌肉收缩的影响
Effect of different intensity and frequency electrical stimulation on skeletal muscle contraction
厦门大学医学院 基础医学实验教学中心
机能学实验模块 制作人：张业
实验目的（Objective of experiment）
表2 不同刺激频率刺激坐骨神经对蟾蜍腓肠肌收缩张力的影响
单收缩 样本
频率(Hz) 张力(g)
不完全强直收缩 频率(Hz) 张力(g)
1
2
3
4
5
6
x±s
注： *p﹤0.05 、**p﹤0.01 vs 单收缩组
完全强直收缩 频率(Hz) 张力(g)
3.4 收缩张力与刺激频率的关系
随着频率刺激的逐渐增大，腓肠肌的收缩力不断增加，到完全强 直收缩后，再增加刺激频率，腓肠肌的收缩力增大趋缓，见图2
incomplete tetanus complete tetanus complete tetanus
2.3 不应期观察
“实验”菜单中选择生理科学实验中的“不应期观察”进入实验状态。仪器参数：1通道 时间
常数直流，灵敏度15g，滤波频率30Hz、 1通道时间常数0.02s、灵敏度5mV，滤波频率 1KHz、采样频率：40KHz，扫描速度：20ms/div。双刺激激方式，最大刺激强度，刺 激波
结果results31不同刺激强度刺激坐骨神经对腓肠肌收缩张力的影响刺激波宽01ms的单刺激阈刺激强度为v最大刺激强度为v阈强度刺激时的肌肉收缩力g显著低于最大刺激强度刺激时的肌肉收缩力g2019729厦门大学医学院基础医学实验教学中心1532刺激强度u与肌肉收缩张力t的关系在阈刺激强度与最大刺激强度之间腓肠肌的收缩力随着刺激强度的增大而增大刺激强度大于最大刺激强度腓肠肌的收缩力不再增大见图1最大刺激阈刺激fig1forcevsstimulusvoltagebehavior2019729厦门大学医学院基础医学实验教学中心1633不同频率刺激刺激坐骨神经对腓肠肌收缩张力的影响刺激波宽01ms最大刺激强度时单收缩的刺激频率为性hz不完全强直收缩的刺激频率为hzhz完全强直收缩的刺激频率为fctshz
• 定义（definition）：
阈刺激
在单个刺激，刺激持续时间、强度-时间变化率固定的条件 下，刚能引起实验对象反应的最小刺激。
最大刺激
在单刺激，刺激持续时间、强度-时间变化率固定的条件 下，能引起实验对象最大反应的最小刺激强度。
1. 学习蟾蜍坐骨神经-腓肠肌标本制备方法 2. 观察刺激蟾蜍坐骨神经对腓肠肌收缩的影响，分析刺激强度、
刺激频率与骨骼肌收缩张力的关系 3. 学习微机生物信号采集处理系统的使用方法
1.材料和方法(materials and methods) 1. 1实验动物( laboratory animal)
RM6240C生物信号处理系统
神经肌肉标本盒
RM6240生物信号处理系统可以同时采集、放大、显示、 记录、分析四路生物信号及一路刺激输出，12导联心电 图输入记录，可用于人体和动物实验。仪器参数全程控设 置，有多种数据分析功能和数据转换输出功能
1.5仪器连接和参数(apparatus junction and parameter)
3.结果（results)
3.1 不同刺激强度刺激坐骨神经对腓肠肌收缩张力的影响 刺激波宽0.1ms的单刺激，阈刺激强度为 V，最大刺激强度为 V，阈强度刺激时的肌肉收缩力(g)显著低于最大刺激强度刺 激时的肌肉收缩力(g)
3.2 刺激强度（U）与肌肉收缩张力（T）的关系
在阈刺激强度与最大刺激强度之间 ，腓肠肌的收缩力随着刺激强度的增大而增 大，刺激强度大于最大刺激强度，腓肠肌的收缩力不再增大，见图1
4.讨论(discussion)
4.2 以最大刺激电压的连续脉冲刺激坐骨神经干，剌激波的间隔时 间大于单收缩的持续时间，肌肉收缩波呈现与刺激频率相同的单 收缩波；刺激波间隔小于单收缩的持续时间，肌肉收缩波发生融 合(总和），融合发生于舒张期，出现不完全强直收缩；融合发 生于收缩期，出现完全强直收缩波，但神经干动作电位不发生融 合
换能器
RM6240C微机生物信号处理系统
神经肌肉标本盒
神经肌肉标本盒1对引导电极接微机生物信号处理系统2通道，换能器接第1通道
1.5仪器连接和参数（apparatus junction and parameter)
采样频率
通道模式 扫描速度
灵敏度
时间常数 滤波频率
“实验”菜单中选择生理科学实验中的“骨骼肌收缩”进入实验状态。仪器参数：1通道 时间
2.1 不同刺激强度刺激坐骨神经对肌肉收缩张力的影响
阈刺激
最大刺激
2.观察（observations) 2.2 最大刺激时，不同刺激频率刺激坐骨神经 对骨骼肌收缩张力的影响
twitch
incomplete tetanus
complete tetanus
2Hz
18Hz
single twitch
twitch twitch
1.材料和方法(materials and methods)
1.3 器材(experimental installation ) RM6240生物信号处理系统 (RM6240 biological signal collecting system )（成都仪器厂）、 神经肌肉标本盒（ nerve-muscle chamber )
蟾蜍（中华蟾蜍指名亚种，Zhuoshan Toad）
雄蟾
婚垫
雄蟾
雌蟾
雄性蟾蜍皮肤光滑，前肢趾上有黑色婚垫，会鸣叫。雌性蟾蜍皮肤粗糙，
无婚垫，不会鸣叫
蟾蜍属两栖动物，其一些基本生命活动与哺乳动物近似，其离体组织和器 官所需的生理环境比较简单 (无须供氧和恒温) 蟾蜍常用于神经生理、肌肉生理、心脏生理，微循环、水肿等实验
T（g)
阈刺激 最大刺激
U(V)
Fig.1 force vs stimulus voltage behavior
3.3 不同频率刺激刺激坐骨神经对腓肠肌收缩张力的影响 刺激波宽0.1ms，最大刺
激强度时，单收缩的刺激频率为性 Hz，不完全强直收缩的刺激频率为 Hz 至 Hz 、
完全强直收缩的刺激频率为Fcts±s Hz 至Fcte±s Hz 。不完全强直最大收缩力 Tict±s (g)和完全强直最大收缩力Tct±s பைடு நூலகம்g)显著高于单收缩的最大收缩力为Tt±s (g)（p<0.05），见表2。
随着刺激波间隔的减小，腓肠肌收缩张力也逐渐增大，强直收缩 产生的张力显著大于单收缩。肌肉单收缩时，胞浆内Ca2+浓度 升高的持续时间太短，被激活的收缩蛋白尚未产生最大张力时， 胞浆Ca2+浓度即已开始下降，单收缩产生的张力不能达到胞浆 内Ca2+浓度相应的最大张力。强直收缩时，肌细胞连续兴奋， 引起终池中的钙连续释放胞浆内的Ca2+浓度持续升高，使肌肉 未完全舒张或未舒张时进一步收缩，使收缩张力逐渐增大，完全 强直收缩时收缩张力达到了一个稳定的最大值[3]
1.材料和方法(materials and methods) 1.2药品 任氏液(Ringer`s solution)
任氏液由无机盐和蒸馏水配置而成，每 升溶液含NaCl 6.5g、KCl 0.14g、 CaCl2 0.12g,、NaHCO3 0.20g、 NaH2PO4 0.01g。任氏液的理化特性与蛙的组织 液近似。可用于蛙的组织、器官润湿和 营养
5. 参考文献(references)
1.D . J.AIDLEY.可兴奋细胞的生理.学科学出版社. 北 京.1983.9第1版. P275、 P61
2.Mary A.B.勃雷兹尔.神经系统的电活动.科学出版社.北 京.1984第1版. P45
3.姚泰.生理学.人民卫生出版社.北京.2002.4第1版.P62
常数直流，灵敏度3.75g，滤波频率30Hz、 采样频率：8KHz，扫描速度：2.5s/div。
1.6 动作电位引导和骨骼肌收缩记录 坐骨神经腓肠肌的股骨插入固定孔固定，神经干标本盒的电极上，神 经与电极接触良好，调节刺激电压，记录动作电位和肌肉收缩曲线
神经 干
2.观察（observations)
T（g)
incomplete tetanus complete tetanus
F(Hz)
Fig.2 force vs stimulus frequency behavior
4.讨论(discussion)
4.1 腓肠肌大多数是快颤搐型肌纤维[1] ，支配腓肠肌收缩的神经是 A纤维， A纤维的直径有很大差异，其阈值也有较大差异[1，2]。 单干恒定时间的方波电压刺激坐骨神经干，电压低于阈值的强度 刺激，坐骨神经干支配腓肠肌的神经纤维不发生兴奋，其所支配 的肌细胞也不会发生兴奋和收缩。刺激电压达到阈强度时，坐骨 神经干中阈值最低的神经开始兴奋，其所支配的运动单位的肌纤 维兴奋并发生收缩，刺激强度逐渐增大，坐骨神经干中兴奋的神 经纤维增加，兴奋和收缩的运动单位增加，其所募集的收缩张力 也增加。刺激电压达到使支配腓肠肌的A纤维全部兴奋，腓肠肌 全部的运动单位增加都兴奋并收缩，收缩张力达单收缩最大值。
不同强度和频率的刺激对肌肉收缩的影响
Effect of different intensity and frequency electrical stimulation on skeletal muscle contraction
厦门大学医学院 基础医学实验教学中心
机能学实验模块 制作人：张业
实验目的（Objective of experiment）
表2 不同刺激频率刺激坐骨神经对蟾蜍腓肠肌收缩张力的影响
单收缩 样本
频率(Hz) 张力(g)
不完全强直收缩 频率(Hz) 张力(g)
1
2
3
4
5
6
x±s
注： *p﹤0.05 、**p﹤0.01 vs 单收缩组
完全强直收缩 频率(Hz) 张力(g)
3.4 收缩张力与刺激频率的关系
随着频率刺激的逐渐增大，腓肠肌的收缩力不断增加，到完全强 直收缩后，再增加刺激频率，腓肠肌的收缩力增大趋缓，见图2