实验四五影响肌肉收缩的因素Word文档格式.docx
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当同等强度的连续阈上刺激作用于标本时,贝U出现多个收缩反应的叠加,此为强直收缩。
当后一收缩发生在前一收缩的舒张期时,称为不完全强直收缩;
后一收缩发生在前一收缩的收缩期时,各自的收缩则完全融合,肌肉出现持续的收缩状态,此为完全强直收缩。
因此,运动神经元发放冲动的频率同样会影响骨骼肌的收缩形式和收缩强度。
在一次单收缩中,动作电位时程(相当于绝对不应期)仅1〜2ms,而收缩过程可达几十甚至几百毫秒,因而骨骼肌有可能在机械收缩过程中接受新的刺激并发生新的兴奋和收缩。
新的收缩过程可以与上次尚未结束的收缩过程发生总和。
当骨骼肌受到频率较高的边疆刺激时,可出现以这程总和过程为基础的强直收缩。
如果刺激频率相对较低,总和过程发生在前一次收缩过程的舒张期,会出现不完全强直收缩;
如提高刺激频率,使总和过程发生在前一次收缩过程的收缩期,就会出现完全性强直收缩。
通常所说的强直收缩是指完全性强直收缩。
三、实验假说
1.肌肉收缩时,先有神经电位变化,再传导至肌肉,引起肌电变化,最终产生肌肉收缩。
2.对于肌肉的刺激强度低于阈值时,肌肉不发生收缩;
高于阈值时,首先随着刺激强度的增加而肌肉收缩强度增加,到最适刺激强度后,肌肉收缩程度不再增加,达到最大值。
3.随着刺激频率增加,肌肉收缩从单收缩变为不完全强直收缩,最后变为完全强直收缩。
实验材料和方法步骤
一、实验材料和设备
青蛙或蟾蜍、常用手术器械(包括粗剪刀、手术剪、手术镊、眼科剪、眼科镊、金属探针、玻璃分针)、固定针、锌铜弓、蜡盘、培养皿、污物缸、棉线、纱布、滴管、任氏液
RM6240计算机采集系统、JZIO0型张力换能器(50g)、支架、一维位移微调器、肌槽、双针型露丝电极
实验步骤
1.制备蛙的坐骨神经一腓肠肌标本
1)毁脑和脊髓
取青蛙一只,用纱布包裹青蛙的四肢和躯干,露出头部。
用左手握住青蛙,并用食指压其头部前端使其尽量前俯,拇指按压背部,使头部前俯;
右手持金属探针由头前端沿中线向尾方划触,触及凹陷处即枕骨大孔处转向头方,向前探入颅腔内,然后向各个方向搅动探针,以捣毁脑组织。
如探针确实在颅腔内,可感觉出针在四面皆壁的腔内。
脑组织捣毁后,将探针退出,再由枕骨大孔刺入,并转向尾方,与脊髓平行刺入椎管,以确坏脊髓,要确定脑和脊髓是否完全破坏,可检查动物四肢肌肉的紧张性是否完全消失。
2)剥制后肢标本
自青蛙的两侧腋部以下完全剥离皮肤(注意:
可事先剪去尾椎末端及汇殖腔附近的皮肤,使剥离更容易)。
而后倒提蛙腿,使其头部向下,用手术剪横向剪开腹部肌肉,看清脊神经后,用粗剪刀剪断脊柱(注意铁损伤坐骨神经)。
把标本浸泡于盛有任氏液的培养皿中,将手及用过的剪刀、镊子等全部手术器械洗净,再继续下面的步骤。
3)制备坐骨神经腓肠肌标本
游离坐骨神经。
取其中的一支蛙腿,将标本仰卧位置于蜡盘上,使其充分伸展呈人字形,用三根大头针将标本钉在蜡盘上。
然后再用玻璃分针循股二头肌和半膜肌之间的坐骨神经沟,纵向分离暴露坐骨神经大腿部分,直至分离至腘窝胫腓神经分叉处,然后剪断二头肌,半腱肌和半膜肌肌腱,并绕至前方剪断股四头肌腱。
自上而下剪断所有坐骨神经分支,将连着3〜4节椎骨的坐骨神经分离出来。
4)分离腓肠肌
用玻璃分针或镊子分离腓肠肌和跟腱,并穿针结扎。
在结扎远端用粗剪刀剪断跟腱,左手执线提起腓肠肌,用手术剪减去其周围联系的组织,但保留腓肠肌起始点与骨的联系,注意切勿损伤支配该肌的神经分支。
5)完成坐骨神经腓肠肌标本
将已经游离的坐骨神经搭在腓肠肌上。
用粗剪刀自膝关节周围向上剪除并刮干净所有大腿肌肉,在距膝关节约1Cm处剪断股骨。
弃去上段股骨,保留部分即坐骨神经一腓肠肌标本。
将标本放在盛有新鲜任氏液的培养皿中待用。
6)标本活性检验
用手术镊轻轻提起标本的脊柱骨片,再用经任氏液润湿的锌铜弓刺激神经。
若腓肠肌迅速发生收缩反应,说明标本机能良好,制备成功。
应及时移至盛有任氏液的培养皿中,供实验所用。
1.固定标本并连接装置
1)将坐骨神经腓肠肌标本所带的股骨断端固定于肌槽的骨头固定孔内。
2)腓肠肌肌腱上的扎线和张力换能器金属弹性梁臂上相连。
3)然后将标本的坐骨神经干搭在肌槽的电极上,电极接头与一根与刺激输出线相接,传
导刺激信号,另一根与输入线相接,通入输入信号采集装置,记录神经电位。
4)利用一维位移微调器调节扎线的张力,不可过松或过紧,使肌肉自然拉平为宜。
(保
证肌肉一旦收缩,即可牵动张力换能器的金属弹性梁)。
5)将双针形露丝电极置于腓肠肌表面,通过信号输入线接通入肌电信号通道。
6)完成装置,整体效果如图1所示。
在记录肌肉收缩与神经电位、肌电的时相性关系时,肌电电极和神经电极都需输入信号采集器,记录刺激强度和频率对肌肉收缩的影响
时,上述两电极不必接入信号采集器。
图1标本的固定及装置安装图
2.实验观察记录与探究
1)骨骼肌电兴奋与收缩的时相关系探究
a)如图1固定蛙的腓肠肌标本后,连接好仪器,打开计算机信号采集系统,开始实验。
b)选择单刺激,调节刺激强度为阈上强度,扫描速度一致启动刺激图标,用比较显示方式扫描,开始刺激并保存文件。
观察神经电兴奋、肌电信号与肌肉收缩曲线的关系。
C)分别测量刺激标记至神经电信号、肌电信号和肌肉收缩终点的时间。
2)刺激强度对骨骼肌收缩影响的探究
b)选择项目“刺激强度与反应的关系”。
调节刺激延时至最小,波宽1ms,选择强
度递增刺激方式刺激,尝试调节刺激参数至最佳,放大倍数设为10〜20倍或灵
敏度30g∕div,滤波频率为100HZ,扫描速度1.0s∕div(放大倍数,滤波频率及扫描速度可根据实验标本不同具体设置,延时设为最小),开始刺激并记录。
C)当刺激强度达到某一数值后,肌肉收缩幅度不再随刺激强度的增加而升高,记录3〜4次同等的收缩强度后停止刺激,保存并分析实验记录。
3)刺激频率对骨骼肌收缩影响的探究
b)选择实验项目“刺激频率与反应的关系”。
调节刺激的延时,波宽至最小,放大倍数一般为10〜20倍,滤波频率为100H乙
C)用“频率递增”刺激模式,调节至合适的刺激参数,选择合适的扫描速度(500
ms/div)和信号增益,使单收缩的幅度减少至3〜5mm。
d)开始刺激并记录文件,直至出现完全强直收缩,停止刺激,保存文件并分析。
结果
一、实验参数记录
1.记录参数
表4-1信号采集系统记录参数表
实验
序号
实验名称
扫描频率
记录模式
信号类型
扫描速度(ms∕div)
灵敏度
时间常
数(S)
滤波频率(HZ)
导联开关
陷波开关
1
时相性
20
生物电
肌电
10
1mV
0.001
500
关
开
神经
2mV
0.02
张力
拉力
7.5g
:
直流
30
2
刺激强度
400
1000
30g
100
3
刺激频率
60g
2.刺激器参数
表4-2刺激器参数
实验名称
方式
模式
强度
(V)
波宽
(ms)
延时
频率
增量
组间延时
重复
次数
时相性
正电压刺激
单刺激
0.3
0.1
—
刺激强度
强度递增
0.07
0.005
V
2s
刺激频率
频率递增
0.12
二、实验图形记录
实验图形记录见附录
三、实验结果描述
1.神经电位、肌电与骨骼肌时相性
在给予刺激后,神经干动作电位产生在前,肌肉收缩在后,在神经冲动的作用下,骨骼肌首先产生动作电位,然后发生收缩。
在一次单收缩中,刺激标记至神经电信号的时间为3ms,刺激标记至肌电信号终点的时间为12.3ms,而刺激标记至肌肉收缩终点的时间程为388ms,由此可见收缩持续的时程要远远大于兴奋的时程。
2.刺激强度对骨骼肌收缩的影响
阈刺激为0.085V,最大刺激为0.130V,最大刺激强度刺激时的肌肉收缩力为23.52g。
当刺激强度小于0.085V时,肌肉不产生收缩反应;
当刺激强度大于0.130V时,即使刺
激强度继续增大,肌肉的收缩幅度也不再增强。
3.刺激频率对骨骼肌收缩的影响
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,单收缩的最大收缩力为12.1g不完全强直最大收缩力73.9g和完全强直最大收缩力
109.4g0
讨论和结论
一、讨论与结论
1.骨骼肌收缩的时相性实验中,测得骨骼肌单收缩的时程为75ms,半舒张时程为150ms,
由理论计算可知,在阈上刺激的频率对骨骼肌收缩影响时,7〜15HZ的刺激可引起不完
全强制收缩,15HZ以上的刺激可以引起完全强直收缩。
计算结果与实验结果相一致。
2.整理刺激强度与肌肉收缩力的关系,得到一下关系:
刺激强度与肌肉收缩
力的关系
刺徼强度与肌肉收缩
收缩力/克
25
15
10-
5
0.080D-CI850.0900.0950.1∞
刺激电压/伏
0÷
'
__1__I—'
__'
__H-
0.09504150.135
可知,在低强度刺激时,收缩力与刺激强度呈线性关系,随着刺激强度增加,收缩力与刺激强度呈二次关系。
并且,有理论计算可知,阈刺激强度为0.81mV,计算结果比实验
精细,具有指导意义。
3.时相性实验中,随着实验进行,肌肉疲劳,时相性数值稍有改变。
4.
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- 实验 四五 影响 肌肉 收缩 因素