刺激強度、刺激頻率與骨骼肌收縮的關(guān)系

1、刺激強度、刺激頻率與骨骼肌收縮的關(guān)系,Effect of Stimulation with Different Intensities and Frequencies on Muscular Contraction,【目的要求】,掌握蟾蜍在體坐骨神經(jīng)-腓腸肌標(biāo)本的制備方法；學(xué)習(xí)神經(jīng)—肌肉實驗的電刺激方法；觀察不同強度和頻率的刺激對肌肉收縮的影響。,【實驗原理】,神經(jīng)纖維具有興奮性和傳導(dǎo)性；肌肉組織具有興奮性與收縮性，肌肉收縮是其興

2、奮的外在表現(xiàn)。,刺激和興奮,刺激stimulation：指細(xì)胞所處環(huán)境因素的變化。刺激要能使細(xì)胞發(fā)生興奮，就必須達(dá)到一定的刺激量。,閾強度能引起組織發(fā)生反應(yīng)的最小刺激強度，又稱為閾值。具有閾強度的刺激稱為閾刺激（threshold stimulus）。,1. 刺激強度與肌肉收縮反應(yīng),一條骨骼肌纖維,“全或無” (all-or-none),達(dá)到閾值→肌纖維收縮超過閾值→收縮力不增加,一塊骨骼肌,一定范圍內(nèi)，肌肉收縮力的大小與刺激強度成

3、正比,閾下刺激→無興奮收縮閾刺激→少數(shù)興奮性最高的肌纖維產(chǎn)生收縮刺激強度↑→ 肌纖維被興奮數(shù)量↑，肌肉收縮力↑最適強度→所有的肌纖維均興奮，肌肉收縮最大＞最適強度 → 收縮力不增加,,,,單收縮twitch：骨骼肌受到一次短促有效刺激時,可發(fā)生一次動作電位,隨后出現(xiàn)一次收縮和舒張。,2.刺激頻率與肌肉收縮反應(yīng),動作電位時程(相當(dāng)于絕對不應(yīng)期)僅1～2毫秒,骨骼肌可在機械收縮過程中接受新刺激發(fā)生新的興奮和收縮,收縮過程可

4、達(dá)幾十～幾百毫秒,,,兩個閾上刺激，相繼作用于神經(jīng)-肌肉標(biāo)本，如果刺激間隔大于單收縮的時程，肌肉則出現(xiàn)兩個分離的單收縮；,較高頻率連續(xù)刺激作用于標(biāo)本時，出現(xiàn)多個收縮反應(yīng)的融合，新收縮過程與上次尚未結(jié)束的收縮過程發(fā)生總和，稱為強直收縮tetanus （復(fù)合收縮）。后一收縮發(fā)生在前一收縮的舒張期時，稱為不完全強直收縮incomplete tetanus 。后一收縮發(fā)生在前一收縮的收縮期時，各自的收縮完全融合，肌肉處于持續(xù)的收縮狀態(tài)，

5、稱為完全強直收縮complete tetanus 。,,在生理條件下，支配骨骼肌的傳出神經(jīng)總是發(fā)出連續(xù)的沖動，所以骨骼肌的收縮都是強直收縮；靜息狀態(tài)下，中樞神經(jīng)也經(jīng)常發(fā)放低頻率神經(jīng)沖動至骨骼肌，產(chǎn)生一定程度的強直收縮，稱為肌緊張(muscle tone)。,【動物和器材】,蟾蜍或蛙；任氏液；常規(guī)手術(shù)器械；微機生物信號采集處理系統(tǒng)毀髓針、鋅銅弓、解剖盤、玻璃分針、培養(yǎng)皿、燒杯、滴管、蛙板、蛙釘?shù)取?【方法和步驟】,1. 蟾蜍在體

6、坐骨神經(jīng)-腓腸肌標(biāo)本制備2. 實驗裝置連接3. 實驗觀察1）刺激強度對骨骼肌收縮的影響2）刺激頻率對骨骼肌收縮的影響,1. 蟾蜍在體坐骨神經(jīng)-腓腸肌標(biāo)本制備,雙毀髓，剝?nèi)ヒ粋?cè)下肢自大腿跟部起的全部皮膚，將標(biāo)本俯臥位固定于蛙板上。分離坐骨神經(jīng)：在大腿內(nèi)側(cè)的股二頭肌與半膜肌之間，縱向分離坐骨神經(jīng)至膝關(guān)節(jié)處，并在神經(jīng)下穿線備用。游離腓腸?。簩㈦枘c肌分離至膝關(guān)節(jié)。在膝關(guān)節(jié)旁釘一大頭針，折彎壓住膝關(guān)節(jié)。,2. 實驗裝置連接,將腓腸肌跟

7、腱的結(jié)扎線固定在張力換能器的懸臂梁上（不宜太緊，線與桌面垂直）。把穿好線的坐骨神經(jīng)輕輕提起，放在刺激電極上，保證神經(jīng)與刺激電極接觸良好。換能器的輸出端與生物信號采集處理系統(tǒng)的輸入通道相連。啟動生物信號采集系統(tǒng)軟件，選擇好通道和采樣參數(shù)設(shè)置，啟動記錄按鈕，開始記錄。,3. 實驗觀察,（1）刺激強度對骨骼肌收縮的影響使用單刺激或自動強度調(diào)節(jié)方式，波寬為1ms，刺激強度從零開始逐漸增大，找出剛能引起肌肉出現(xiàn)微小收縮的刺激強度（閾強度）

8、。繼續(xù)增強刺激強度，觀察肌肉收縮反應(yīng)是否也相應(yīng)增大。繼續(xù)增強刺激強度，直至肌肉收縮曲線不能繼續(xù)升高為止。找出剛能引起肌肉出現(xiàn)最大收縮的最小的刺激強度，即最大刺激強度。,,（2）刺激頻率對骨骼肌收縮的影響 用最大刺激強度的連續(xù)刺激，選擇經(jīng)典方式逐漸增加刺激頻率，分別記錄不同頻率時的肌肉收縮曲線，觀察不同頻率時的肌肉收縮變化。,實驗結(jié)果？,【注意事項】,1．經(jīng)常用任氏液浸潤標(biāo)本，保持生理活性。 2． 肌槽兩電極之間不要殘留液體，防止

9、電極間短路。3． 每次刺激后須讓肌肉休息30s以上 ，連續(xù)刺激不可超過5秒，以免標(biāo)本疲勞。4． 找準(zhǔn)最適刺激強度，以防刺激過強而損傷神經(jīng). 5． 換能器與標(biāo)本連線的張力保持不變。6 ．如果肌肉在未給刺激時即出現(xiàn)攣縮，需檢查電器接地是否良好。,【思考與討論】,1）實驗中觀察到的閾刺激是神經(jīng)纖維的閾刺激，還是肌肉的閾刺激？2）為什么肌肉收縮的幅度會隨刺激強度的增大而增大？3）單收縮的潛伏期是指什么？其中包括哪些時間因素和生理過程

10、。4）分析不完全強直收縮與完全強直收縮的條件與機制？5）為什么刺激頻率增高肌肉收縮的幅度也增大？6）如果刺激直接施加在肌肉上會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？7）肌肉收縮由于刺激頻率加快而融合，那么引起肌肉收縮的動作電位會不會融合呢？為什么？8）電刺激坐骨神經(jīng)－腓腸肌標(biāo)本的神經(jīng)后，經(jīng)過哪些生理學(xué)過程引起腓腸肌收縮？,探索性問題,1．試設(shè)計實驗，刺激腓腸肌與刺激支配腓腸肌的坐骨神經(jīng)不應(yīng)期有何不同？2．連續(xù)電刺激神經(jīng)，坐骨神經(jīng)腓腸肌標(biāo)本會出現(xiàn)疲勞