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骨骼肌单收缩和复合收缩--生理学实验

骨骼肌单收缩和复合收缩
骨骼肌纤维受运动神经纤维的控制,神经纤维受到刺激后,其兴奋延神经纤维以动作电位的形式传导到相应的肌纤维,触发肌纤维收缩。

若通过神经给予肌肉一次刺激,使肌肉产生一次收缩,称为单收缩。

如果肌肉受到连续的刺激,则其收缩可出现复合现象。

本实验用蟾蜍的坐骨神经-腓肠肌标本,使用机-电换能器,通过powerLab系统来获得肌肉的收缩曲线,分析单收缩和复合收缩产生的机制与特点。

实验动物:蟾蜍
实验器材和药品:PowerLab 8S主机,生物电放大器,铁架台,标本盒,任氏液。

蛙手术器械,
实验步骤:
1.标本制备:蟾蜍坐骨神经标本制备方法参见P18蟾蜍基本技术操作。

将标本浸在任氏液中约5 分钟,待其兴奋性稳定后实验。

2.仪器装置及程序设置:
⑴. 连接仪器(图3-4)。

图3-4. 骨骼肌单收缩和复合收缩的实验框图
其中,S1 和S2为刺激电极,与PowerLab的output I相连。

⑵.参数设置:启动计算机,打开PowerLab主机电源,在桌面上单击Chart4 for windows图标,进入Chart应用程序窗口。

* 选择采样速度为40K/s,显示比例为500:1。

* 在Channel 1显示骨骼肌收缩曲线。

放大器参数设置参见P38放大器参数设置。

Range 为200mV, Low Pass为100Hz。

如果在Bridge Amplifier设置对话框左侧的信号显示窗口中看不到输入信号,可用鼠标左键单击右侧的zero按钮,系统自动调整输入信号的零位。

单击Bridge Amplifier设置对话框下方的units按钮,进入Units Conversion(单位转换)对话框。

单位转换的方法参见P39信号幅度范围的设置和单位的转换。

* 在Channel 2显示刺激方波。

在刺激参数设置对话框下方的Stimulator Marker框中选取Channel 2。

刺激设置方法参见P42刺激输出的设置。

设置完毕后,单击菜单栏的setup,选取Stimulator Panel(刺激面板),弹出Stimulator Panel,在实验中可以方便地由刺激面板来设置刺激频率、幅度和波宽等参数。

单次刺激:设置Mode为Pulse,单击Hz选项,Frequency 取1Hz,Pulse Duration选0.1ms。

选中Set number of pulse选项,在Number 中键入1,表示一次刺激输出1个刺激方波。

Output Range为10V ,Amplitude为0,然后可在实验中逐渐增大刺激幅度。

双次刺激:设置Mode为Pulse,单击Hz选项,Frequency 取1Hz,Pulse Duration选0.1ms。

选中Set number of pulse选项,在Number 中键入2(双刺激)。

Output Range为10V,Amplitude选择最大刺激强度。

在实验中通过Stimulator Panel(刺激面板)逐渐增大Frequency(刺激频率)。

连续刺激: Frequency 取1Hz,Pulse Duration选0.1ms。

为避免连续刺激使标本受损,故选中Set number of pulse选项,在Number 中键入5,其余参数同上。

实验中通过Stimulator Panel(刺激面板)逐渐增大Frequency(刺激频率),使骨骼肌收缩表现为单收缩、不完全强直收缩和完全强直收缩。

实验中如要对标本进行刺激,应先用鼠标左键单击开始/停止切换按钮,程序开始采样记录,然后单击刺激面板的On按钮,即可产生刺激输出,同时Channel 2(2通道)显示刺激方波。

⑶.把坐骨神经-腓肠肌标本固定在肌槽上,用棉线把腓肠肌与换能器相连。

观察项目:
1.单次刺激:观察腓肠肌收缩的情况。

逐渐增大刺激强度,使肌肉的收缩幅度增大,直至收缩幅度不再随刺激强度增大而增大。

刚使收缩幅度达到最大的最小刺激强度为最大刺激强度。

2.测量最大刺激强度时骨骼肌收缩的潜伏期、收缩期、舒张期时程和收缩幅度。

测量方法参见P46实验数据的计算、分析和统计。

3.双次刺激:逐渐增大Stimulator Panel中的刺激频率,使第二个收缩波向第一个收缩波靠拢的过程中,逐渐叠加在第一个波的舒张期或收缩期,产生收缩的舒张期复合和收缩期复合。

4.连续刺激:逐渐增大Stimulator Panel 面板中的刺激频率,使骨骼肌收缩表现为不完全强直收缩和完全强直收缩。

5.打印上述实验结果,打印方法参见P49实验数据的打印。

注意事项:
1.分离坐骨神经时,避免过度牵拉神经,绝对不允许用手或镊子夹神经。

2.股骨要牢固地固定在肌槽的小孔中。

3.坐骨神经要与刺激电极和记录电极紧密接触,但不要损伤神经。

4.防止神经、肌肉标本干燥,需经常在神经和肌肉上以任氏液湿润。

5.长时间刺激标本可能使骨骼肌的收缩能力下降,因此每个步骤后应让肌肉休息片刻。

6.把腓肠肌悬挂在换能器上的棉线应松紧适中,也不要过长并和换能器平面保持垂直。

7.实验的采样速度较快,为避免过度消耗硬盘和内存,不要长时间记录。

思考题:
为什么骨骼肌的收缩可以发生收缩波的复合,而引起神经干动作电位却没有复合现象?
(学习的目的是增长知识,提高能力,相信一分耕耘一分收获,努力就一定可以获得应有的回报)。

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