生理学实验 阈刺激阈上刺激

实验二 阈刺激、阈上刺激和最大刺激

【实验目的】

掌握阈刺激、阈上刺激和最大刺激的概念。

【实验原理】

活的神经肌肉组织具有兴奋性，能接受刺激发生兴奋反应。标志单一细胞兴奋性大小 的刺激指标一般常用阈值即强度阈值表示， 阈值是指在刺激作用时间和强度－时间变化率固 定不变的条件下，能引起组织细胞兴奋所需的最小刺激强度，达到这种强度的刺激称为阈刺 激。单一细胞的兴奋性是恒定的，但是不同细胞的兴奋性并不相同。因此，对于多细胞的组 织来说，在一定范围内，刺激与反应之间表现并非“全或无”的关系。坐骨神经和腓肠肌是 多细胞组织，当单个方波电刺激作用于坐骨神经或腓肠肌时，如果刺激强度太小，则不能引 起肌肉收缩，只有当刺激强度达到阈值时，才能引起肌肉发生最微弱的收缩，这时引起的肌 肉收缩称阈收缩（只有兴奋性高的肌纤维收缩）。以后随着刺激强度的增加，肌肉收缩幅度 也相应增大，这种刺激强度超过阈值的刺激称为阈上刺激。当刺激强度增大到某一数值时， 肌肉出现最大收缩反应。如再继续增大刺激强度，肌肉的收缩幅度不再增大。这种能使肌肉 发生最大收缩反应的最小刺激强度称为最适强度， 具有最适强度的刺激称为最大刺激。最大 刺激引起的肌肉收缩称最大收缩（所有的肌纤维都收缩）。由此可见，在一定范围内，骨骼 肌收缩的大小取决于刺激的强度，这是刺激与组织反应之间的一个普遍规律。

【实验对象】

蛙或蟾蜍。

【实验材料】

两栖类手术器械 1 套、蛙尸缸、滴管、平皿、BL­410生物机能实验系统、肌槽、张力 换能器、刺激电极、铁支架、双凹夹、任氏液。

【实验步骤】

1．制备坐骨神经­腓肠肌标本(参见实验一)，将标本置于任氏液中浸泡数分 钟，待其兴奋性稳定后开始实验。

2．连接标本与实验仪器

(1) 利用用双凹夹将肌槽固定于铁架台上，张力换能器固定在肌槽的正上方。

张力换能器的接口为一个 5 芯插口，将其插入主机的1 通道接口中。

(2) 把标本的股骨残端插入肌槽的螺丝孔内， 将螺丝旋紧；其坐骨神经部分就

近搭在肌槽的一对电极上并注意保持湿润。 然后将跟腱上的结扎线挂在张

力换能器簧片上，使肌肉处于自然拉长的状态。

(3) 取出 BL­410 生物机能实验系统专用刺激电极， 将其插头插在主机 “刺激”

插口中， 另一端的两个鳄鱼夹分别夹在肌槽的搭有坐骨神经的电极对应的

（图 2－1 刺激电极）

的两个接口螺丝上。

3．打开计算机，进入 BL­410 生物机能实验系统，开始实验数据的采集。

(1) 在“输入信号”下拉菜单中选择“1 通道” ，在“1 通道”的子菜单项中选

。

择信号类型为“张力”

(2) 鼠标单击工具条上的形状为黑色三角形的“开始”命令按钮，启动数据采

样，即可在 1通道中观察代表肌肉收缩张力变化的波形曲线。如在1 通道

的基线上双击鼠标左键，可全屏观察 1通道的曲线变化。

(3) 鼠标左键单击显示器左上方工具栏下面的 “打开刺激器设置对话框” 按钮，

。选择对话框中的“设置”面板，弹出刺激器设置对话框（参见图 2－2）

在“模式”下拉菜单中选择“细电压” ；在“方式”下拉菜单中选择“单

刺激” ；此时每一次单击“启动/停止刺激”按钮，则对标本进行一个单个

的刺激， 同时在1 通道下缘处用绿色的短竖线标记刺激发生位置并显示刺

激的频率、强度和波宽。

(4) 在“设置”面板中将强度调整为最小值即 0.005V，然后开始刺激。注意

观察此时 1通道是否有收缩波形出现。之后逐渐增大刺激强度，并仔细观

察，直至当强度增大到某一特定数值时，波形突然改变，标志着此时肌肉

产生了一次收缩。那么引起这第一次收缩的刺激强度即为阈值；该刺激称

阈刺激。

(5) 再增大刺激强度， 则发出的均为阈上刺激。 注意观察收缩波形幅度的变化，

直至找到最大刺激。

【参数设定】

实验参数详见下表（可据实际情况调整各参数）

通道 换能器类型 增益选项 时间常数 滤波调节 扫描速度 50Hz滤波

采样参数

1 张力 20 DC 10k 1.00s/div 关

刺激模式 刺激方式 延时 波宽 波间隔 频率 强度

刺激器参数

细电压 单刺激 100ms 1ms ­ ­

【注意事项】

1．换能器与标本之间联线的松紧度应适当，过松或过紧均无法读出实验数据。

2．在整个联接过程中不可以用力牵拉换能器，以避免超过受力范围造成损坏。

3．5 芯插口与通道口的联接时应先找到 5 芯插口豁口位置并使之与通道口对齐，以免 损坏。

【思考题】

刺激强度与骨骼肌收缩幅度之间的关系如何？为什么？