肌肉收缩实验报告详解

骨骼肌收缩实验

一．实验目的

１．肌肉标本收缩现象的描记及单收缩的分析，获得该肌肉收缩的阈值。

２．了解刺激强度对骨骼肌收缩的影响。

３．学习掌握刺激器和张力换能器的使用。

４．加强对神经和肌肉了解，熟练解剖。、

二．实验原理

１．肌肉标本收缩现象的描记

利用刺激器可诱发蛙的离体神经肌肉标本发生兴奋收缩现象，可利用适当的参数和图形，客观、详细、准确地描述收缩的生理过程与现象。

骨骼肌受到一次短促的阈上刺激时，先是产生一次动作电位，紧接着出现一次机械收缩，称为单收缩。收缩的全过程可分为潜伏期、收缩期和舒张期。在一次单收缩中，肌峰电位的时程（相当于绝对不应期）仅1～2毫秒，而收缩过程可达几十甚至上百毫秒（蛙的腓肠肌可达100毫秒以上）。

2. 张力换能器

换能器是一种能将机械能、化学能、光能等非电量形式的能量转换为电能的器件或装置，并线性相关。利用物理性质和物理效应制成的物理换能器种类繁多，原理各异。张力换能器是一种能把非电量的

生理参数如力、位移等转换为电阻变化的间接型传感器，属于电阻应变式传感器。通常由弹性元件、电阻应变片和其他附件组成。弹性元件采用金属弹性悬梁，可根据机械力的大小选用不同厚度的弹性金属。弹性悬梁的厚度不同，张力换能器的量程亦不同。两组应变片

R1、R4及R2、R3分别贴于梁的两面。两组应变片中间接一只调零电位器，并用5～6V直流电源供电，组成差动式的惠斯登桥式电路（非平衡式电桥）输出电压值与应变片所受力的大小成正比，即力的变化转换成电桥输出电压的变化。此电信号经过记录仪器的放大处理，就能描记出肌肉收缩变化的过程。

实验时，根据测量方向将换能器用“双凹夹”固定在合适的支架上。但由于双凹夹在支架上移位不方便，很难在小范围内做出精细的移位；移位不当，可能引起标本的损伤和换能器的损坏。故现多采用“一维微调固定器”，由上下位置调节钮控制，可在小范围内（上下）精细的移位。这不仅方便了实验操作，也有利于前负荷的控制。测量的方向，即力与位移的方向，要与张力换能器弹性悬梁的前端上下移动的方向保持一致。使能量转换和线性关系良好，符合张力换能器设计与使用上的要求。一般张力换能器的调零电位器设计为暗调节，为了方便使用，其暗调节孔朝上，故张力换能器有暗调节孔的一面为上。

3. 影响骨骼肌收缩效能的因素

肌细胞最本质的功能是将化学能转变为机械功，产生张力和缩短。肌肉收缩效能表现为收缩时产生的张力和/或缩短程度以及产生张力或缩短的速度。横纹肌的收缩效能由收缩前或收缩时承受的负

荷、自身的收缩能力和总和效应等因素决定的。（所谓总和指骨骼肌收缩的叠加效应）

通过收缩的总和，骨骼肌可快速调节其收缩强度，而心肌则不会发生总和。由于在体的骨骼肌的收缩是受神经控制的，故收缩的总和是在中枢神经系统的调节下完成的。它有两种形式，即运动单位数量的总和与频率效应的总和。

4. 刺激强度与骨骼肌收缩反应

利用电脉冲刺激离体的神经肌肉标本，可观察到收缩总和的现象。实验证明刺激增加，参与收缩的运动单位增加，收缩的强度亦增加。刺激支配腓肠肌的坐骨神经或直接刺激腓肠肌时，不同的刺激强度会引起肌肉的不同反应。当全部肌纤维同时收缩时，则出现最大的收缩反应。这时，即使再增大刺激强度，肌肉收缩的力量也不再随之加大。可以引起肌肉发生最大收缩反应的最小刺激强度为最适刺激强度。

三．实验设备

１．实验材料：青蛙一只。

２．实验试剂：任氏液。

３．实验器材：张力换能器（双凹夹和肌动器）、支架、玻璃针、镊子、手术剪、普通剪、神经剪、绳子、蜡盘、培养皿、胶头滴管、铜锌弓、生理信号采集系统、电脑、电极线。

四．方法与步骤

1.蛙坐骨神经-腓肠肌标本的制备

将探针在枕骨大孔处垂直插入，先是左右摆动探针以横断脑和脊髓的联系，再将探针向前方插入颅腔，旋转并摆动探针以捣毁青蛙的脑组织。将探针转向后方并插入脊椎管内。

将动物腹位放在蜡盘上。在两前肢的下方将皮肤做环周切开。用带齿镊或手撕去前肢以下的全部皮肤。剪开腹壁，在尾杆骨上方2～3节脊椎处，拦腰剪断脊柱和上半段蛙体。弃掉蛙体上半段后的标本置于盛有任氏液的培养皿中。

取一腿放于蛙板上，将标本背侧向上放置。顺神经走向剪去沿途的小分支，将神经从半膜肌和股二头肌的肌缝中分离出来。再使标本腹面向上，沿神经向腰部的走向，用玻璃针小心剥离，剪去神经干上的所有分支，然后从脊柱根部将坐骨神经剪下（连一小块脊椎骨）。将游离的坐骨神经搭于腓肠肌上；在膝关节周围剪掉大腿的全部肌肉；用粗剪刀将股骨刮干净，然后在股骨中部剪断，保留一小段股骨。在膝上约2cm 处剪断股骨。认清小腿上的腓肠肌，并在其跟腱下方穿线打方结，保留结线8厘米长。提起结线剪断跟腱，游离腓肠肌。游离腓肠肌至膝关节处，在膝下剪断胫骨。标本制备完成，将其放在任氏液中浸泡待用。用锌铜弓（电极）检查标本的活性正常与否。

2.连接装置和仪器设备

将电脑和生理信号采集系统打开，并将其连接。将支架和双凹夹、肌动器及张力换能器连接，用电极线将张力换能器连接。拿出泡在任氏液中的标本，使神经放在肌动器电极上，肌肉一端的绳子结在换能器的小孔上，使线垂直，肌肉处于合适的松紧度。

3.实验观察

①选定实验项目后，在弹出的刺激器参数设置菜单中，首先将“强度递增刺激”模式改为“单刺激”，刺激波宽设为1ms，并将默认的刺激幅度适当调高。

②点“开始采集”快捷键，查看显示屏上是否出现扫描线，进一步“调零”和调节“扫描速度”。

③在连线扫描的基础上，点“刺激”键，给予标本单刺激，观察标本有无反应，显示屏上是否有收缩波出现。如果标本没有收缩反应，在确定标本活性正常的情况下，这时应一边增强刺激方波的电压（刺激强度），一边再刺激观察，同时要注意，仪器有无正常的刺激输出，刺激电极是否与标本接触良好。如果有收缩反应，却记录不出收缩波形，则应检查换能器、采集系统、信号输入连线等，并调节仪器灵敏度等参数，直到显示出收缩波形。

④在确定仪器、标本、装置等均无问题，能记录到肌收缩波形的前提下，实验条件不变，进一步改变（减小）刺激电压，测出刺激的“阈值”0.17V。

⑤将刺激参数调回“强度递增单刺激”的模式（组内刺激脉冲数为