不同刺激强度和频率对骨骼肌收缩影响

不同刺激强度、频率以及药物对骨骼肌收缩的影响：王铭达学号：1701190009 班级：临床二系1班

一、实验目的

1.观察不同刺激强度对肌肉收缩的影响，掌握阈刺激、阈上刺激和最大刺激的概念；

2.观察不同刺激频率对肌肉收缩的影响，从而了解单收缩、不完全强直收缩和完全强直收缩的概念和机制。

二、实验材料

1.实验仪器及设备:BL420生物采集系统;力换能器;蛙类手术器械;锌铜弓;铁支架;肌动器（肌槽）

2.实验动物：蟾蜍

3.溶液：任氏液，普鲁卡因，琥珀胆碱

三、实验方法和步骤

（一）蟾蜍坐骨神经-腓肠肌标本制作

1.制备完整的神经肌肉标本

①破坏脑和脊髓。②剪除躯干上部和脏。③剥皮。④清洗器材，更换手套。⑤分离双后肢。⑥分离坐骨神经⑦分离腓肠肌⑧游离坐骨神经腓肠肌标本。

⑨检测标本兴奋性。

（注意事项：1. 在实验操作过程中，勿使金属器械触碰坐骨神经干；2. 分离神经时，一定要把周围的结缔组织剥离干净；剪肌肉时要分层剪；3. 注意安全，避免蟾酥溅入眼；避免污染）

2.将标本固定在肌动器（肌槽），连接力换能器

3. 打开电脑，进入生物机能实验系统

实验项目→①刺激强度与反应的关系

②刺激频率与反应的关系

（二）观察刺激对腓肠肌收缩的影响

1.观察不同刺激强度对腓肠肌收缩的影响

给予神经最小的单刺激后，观察肌肉是否收缩，若未收缩则逐渐增加刺激强度，找出刚好能引起肌肉出现微小收缩的刺激强度（阀强度）。不断增加刺激强度，观察肌肉收缩强度和刺激强度的关系，找出刚好能引起肌肉出现最大收缩的最小的刺激强度，即最大刺激强度。

2.观察不同刺激频率对腓肠肌收缩的影响

选用最大刺激强度的连续刺激，其频率按照既定的幅度逐渐增加，分别记录不同频率时的肌肉收缩曲线，观察记录不同频率时的肌肉收缩曲线，观察不同频率刺激时的肌肉收缩曲线的变化，从而引导出单收缩，不完全强直收缩和完全强直收缩。

（三）观察药物对肌肉收缩的影响

1.观察普鲁卡因对腓肠肌收缩的影响

使用洁净干燥的棉花少许，使用普鲁卡因将其浸润后，让沾湿的棉花包裹坐骨神经后开始试验。其刺激强度应大于其最大刺激强度，其作用频率应使肌肉展现出单收缩的状态。

2.观察琥珀胆碱对腓肠肌收缩的影响

使用洁净干燥的棉花少许，使用琥珀胆碱将其浸润后，让沾湿的棉花包裹坐骨神经后开始试验。其刺激强度应大于其最大刺激强度，其作用频率应使肌肉展现出单收缩的状态。

注意事项：

1. 实验过程中经常用任氏液湿润标本，以防干燥，避免污染；

2. 股骨不可保留过短，否则标本不好固定；

3. 分离神经须用玻璃分针，不能用金属器械；

4. 避免过长时间地连续刺激标本，以防标本疲劳。

四、实验结果

1.不同刺激强度对腓肠肌收缩的影响实验结果图

由图可得阈刺激强度为0.250V，最大刺激强度0.310V

2.不同刺激频率对腓肠肌收缩的影响实验结果图

由图得当刺激频率为1Hz时引起单收缩，6Hz时引起不完全强直收缩，20Hz 时引起完全强直收缩。

3.普鲁卡因对坐骨神经-腓肠肌标本收缩的影响

在远高于最大刺激强度的刺激下，肌肉的力大小远小于没有普鲁卡因作用时。

4.琥珀胆碱对坐骨神经-腓肠肌标本收缩的影响

在远高于最大刺激强度的刺激下，肌肉的力大小远小于没有琥珀胆碱作用时。

五、讨论

1.不同刺激强度对骨骼肌收缩有何影响？为什么？

肌肉组织是可兴奋组织，受到刺激后会产生动作电位，表现为肌肉收缩。腓肠肌的收缩是由支配它的坐骨神经兴奋引起的，坐骨神经末梢和腓肠肌靠近处形成神经-肌肉接头。当刺激坐骨神经-腓肠肌标本时，动作电位（电信号）传导到坐骨神经末梢，触发接头前膜Ca2+依赖性突触囊泡出胞，释放Ach至接头间隙（化学信号），再由Ach激活终板膜中的N2型Ach受体阳离子通道，产生终板膜电位变化（电信号）。N2型Ach受体阳离子通道允许Na+，K+，Ca2+跨膜移动，但主要是Na+流和K+外流。Na+的净流使终板膜发生去极化，这一电位改变称为终板电位。EPP属于局部电位，可以电紧的方式向周围传播，刺激邻旁普通肌膜中的电压门控钠通道开饭，引起Na+流和普通肌膜的去极化；当去极化到阈电位水平即可爆发动作电位，并传遍整个肌细胞膜。

单个骨骼肌纤维对剌激的反应具有全或无的性质，蟾蜍腓肠肌含有数目众多的肌纤维，它们的兴奋性不同，因此不同的刺激强度可引发不同的肌肌收缩程度。当刺激恰能引起其中兴奋性较高的神经纤维产生兴奋时，部分肌纤维幵始发生收缩，此时的刺激强度为阈强度（约50mV）,图像出现第一次波峰；当刺激强度增加到某一值时，腓肠肌中所有的纤维均兴奋，此时肌肉产生最大的收缩，此时的刺激强度为最大剌激强度（约９５ｍｖ）此后的图像波峰趋于极值。此后，若再继续增强剌激强度，肌肉收缩反应不再继续增大。

2.不同刺激频率对骨骼肌收缩有何影响？为什么？

当剌激强度保持在100mV时，腓肠肌肌在受到一次剌激后，可以产生一次等收缩，收缩过程可分为收缩期和舒期。随着刺激频率的增高，各次刺激引起的收缩过程发生融合而叠加起来，体现为频率总和，指提高骨骼肌收缩频率而产生的叠加效应。这时肌肉强直收缩产生的力大于单收缩，这可能与连续刺激肌肉时，从肌质网重复释放的Ca2+浓度，使横桥得以有较长的时间持续活动有关。当剌激处动作电位频率为１Ｈｚ，每次动作电位之后出现一次完整的收缩和舒过程，这种收缩形式称为单收缩。当剌激处动作电位频率为８Ｈｚ，后一次收缩过程叠加在前一次收缩过程的舒期，所产生的收缩总和为不完全强直收缩。当剌激处动作电位频率为２２Ｈｚ，后一次收缩过程叠加在前一次收缩过程的收缩期，所产生的收缩总和为完全强直收缩，此时波形的最高力处于水平，即等收缩极限。

3.兴奋是如何通过神经-肌接头处的？如果刺激直接施加在肌肉上会出现什么现象？

运动神经末梢动作电位（电信号），触发接头前膜Ca2+依赖性突触囊泡出胞，释放Ach至接头间隙（化学信号），再由Ach激活终板膜中的N2型Ach受体阳离子通道，产生终板膜电位变化（电信号）。N2型Ach受体阳离子通道允许Na+，K+，Ca2+跨膜移动，但主要是Na+流和K+外流。Na+的净流使终板膜发生去极化，这一电位改变称为终板电位。EPP属于局部电位，可以电紧的方式向周围传播，刺激邻旁普通肌膜中的电压门控钠通道开饭，引起Na+流和普通肌膜的去极化；当去极化到阈电位水平即可爆发动作电位，并传遍整个肌细胞膜。

如果刺激直接施加在肌肉上且达到阈刺激时,肌肉上的电压门控钠通道激活，钠离子流，肌膜去极化，引起兴奋-收缩偶联，肌肉收缩。阈下刺激时，肌肉不收缩。

六、实验结论

骨骼肌收缩存在阈电位。当其刺激强度未达到阈电位时肌肉不收缩；达到阈电位后骨骼肌收缩强度随刺激强度增强而增强，但当刺激强度达到一定大小时，骨骼肌收缩强度不在变大。

不同的刺激强度使得骨骼肌收缩结果不同，低频刺激使得骨骼肌产生单收缩，随着刺激频率的上升，骨骼肌由不完全强直收缩变成完全强直收缩。

药物普鲁卡因和药物琥珀胆碱对神经动作电位的产生有抑制作用，能降低肌肉的肌力大小。