实验一骨骼肌单收缩及其总和
一、实验目的
1. 学习并掌握坐骨神经-腓肠肌标本的制备
2. 学习并掌握Powerlab实验系统的使用
3. 观察骨骼肌单收缩及其总和
二、实验原理
肌组织对于一个阈上强度的刺激，发生一次迅速的收缩反应，称为单收缩。
单收缩的过程可分为3个时期：潜伏期、收缩期和舒期。
两个相同强度的阈上刺激，相继作用与神经－肌肉标本，如果刺激间隔大于单收缩的时程，肌肉则出现两个分离的单收缩；如果刺激间隔小于单收缩的时程而大于不应期，则出现两个收缩反应的重叠，称为收缩的总和。
当同等强度的连续阈上刺激作用与标本时，则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。
三、实验材料、工具
1.实验动物：青蛙
2.实验器材：常用手术器械（手术剪、手术镊、手术刀、金冠剪、眼科剪、眼科镊、毁髓针、玻璃分针）、蛙板、固定针、锌铜弓、培养皿或不锈钢盘、污物缸、滴管、纱布、粗棉线、任氏液、Powerlab生理信号采集系统
四、实验步骤
(一)坐骨神经-腓肠肌标本的制备
1.双毁髓：枕骨大孔（在蛙两个耳膜后沿连线的中点），
2.脊柱中断横剪，使蛙脏和头部自然下垂，去除脏和前肢，仅保留一段脊柱和后肢，
3.剥皮；去尾骨；分离两后肢，
4.取一后肢，逐段分离坐骨神经至膝关节，去除股骨上的肌肉，保留2/3股骨（约1cm）（不时往标本上滴加任氏液），
5.分离腓肠肌肌腱，穿线打结，游离腓肠肌。
（二）Powerlab系统的使用
1.把标本的股骨固定在肌槽的插孔并拧紧；
2.将肌腱上的棉线系在换能器感应片上的小孔上打活结，调节松紧度为适度偏紧；
3.将坐骨神经轻轻搭在刺激电极上；
4.使用Powerlab系统进行测定并记录。
五、实验结果
表1 骨骼肌阈刺激、最适刺激、强直收缩实验数据测量项目量程（mV）最大重复速率（Hz）脉冲高度（V）脉冲波宽（ms）阈刺激 2 1 0.126 1
最适刺激20 1 0.144 1
不完全强直
收缩20 5 0.125 1 20 10 0.122 1 20 15 0.123 1
完全强直收缩20 20 0.120 1 20 25 0.124 1
表2 骨骼肌单收缩实验数据
项目潜伏期时间（s）收缩期时间（s）舒期时间（s）幅度差（mV）
单收缩1 0.04 0.085 0.28 0.3
单收缩2 0.045 0.095 0.28 0.25
*此为连续单收缩（刺激数6）中选取的两个不相邻的单收缩数据。
（量程10mV，最大重复速率1Hz，脉冲高度0.130V，脉冲波宽1ms）
1）阈刺激
图1 阈刺激曲线图
经过用不同脉冲高度对坐骨神经-腓肠肌标本进行刺激，可从图1曲线中得出，当脉冲高度为0.123-0.125mV时，图形均无明显变化，当脉冲高度为0.126mV时，仪器所记录的曲线有明显起伏，因此可得出该坐骨神经-腓肠肌标本的阈刺激为0.126mV
2）最适刺激
图2 最适刺激曲线图
从图2中曲线可以看出，当脉冲高度处于0.140-0.144V时，其曲线的峰值呈现出上升的趋势，但当脉冲高度为0.145V时可发现其曲线的峰值和0.144V曲线的峰值基本持平，因此可得出该坐骨神经-腓肠肌标本的最适刺激强度为0.144V。
图3 不完全强直收缩（最大重复速率5Hz）
图4 不完全强直收缩（最大重复速率10Hz）
图5 不完全强直收缩（最大重复速率15Hz）
脉冲数设为6时，同等强度的连续阈上刺激作用于标本时，出现6个收缩反应的叠加，为强直收缩。
当频率为5Hz时，后一收缩发生在前一收缩的舒期，出现不完全强直收缩，脉冲高度为0.125V；当频率为10Hz时，同样是出现不完全强直收缩，脉冲高度为0.122V；当频率为15Hz时，同样是出现不完全强直收缩，脉冲高度为0.123V。
图6 完全强直收缩（最大重复速率20Hz）
图7 完全强直收缩（最大重复速率25Hz）
当频率改为20Hz时，后一刺激引起的收缩落在前一收缩的收缩期，各自的收缩完全融合，肌肉出现持续的收缩状态，为完全强直收缩，脉冲高度为0.120V；当频率为25Hz 时，同样是出现完全强直收缩，脉冲高度为0.124V。
5）连续单收缩
图8 6个连续单收缩（最大重复速率1Hz）
六、分析与讨论
1.刚好能够引起肌肉收缩的最小刺激强度成为阈刺激，为衡量组织兴奋性高低的指标。
强度小于阈值的刺激，称为阈下刺激，强度大于阈值的刺激，成为阈上刺激；阈下刺激不能引起兴奋或动作电位
2.能够引起肌肉收缩最大反应的最小刺激强度称为最适刺激。
单根神经纤维或肌纤维对刺激的反应是“全或无”式的。
单在神经肌肉标本中，则表现为一定围肌肉收缩的幅度同刺激神经的强度成正比。
因为坐骨神经干中含有数十条粗细不等的神经纤维，其兴奋性也不相同。
弱刺激只能使其中少量兴奋性高的神经纤维先兴奋，并引起它所支配的少量肌纤维收缩。
随着刺激强度增大，发生兴奋的神经纤维数目增多，结果肌肉收缩幅度随刺激强度的增加而增加。
当刺激达到一定程度，神经干中全部神经纤维兴奋，其所支配的全部肌纤维也都发生兴奋和收缩，从而引起肌肉的最大收缩。
此后，若再增加刺激强度，肌肉收缩幅度不再增加。
3. 肌肉对于一个阈上强度的刺激发生一次迅速的收缩反应，就是单收缩。
单收缩分为三个时期，分别是潜伏期、收缩期、舒期。
本实验分别测量了两个单收缩，从实验所得数据可知，单收缩1从刺激开始到收缩开始这一段无明显外部表现的时间0.04s即为潜伏期。
这是兴奋的产生、传导和传递所耗费的时间。
肌肉开始收缩到收缩达到高峰的时间0.085s，曲线很陡，即为收缩期。
从收缩高峰开始，曲线较缓慢地下降至基线的时间0.28s，即为舒期。
幅度差为0.3mV。
单收缩2的潜伏期为0.045s，收缩期为0.095s，舒期为0.28s，幅度差为0.25mV。
4. 脉冲数设为6时，同等强度的连续阈上刺激作用于标本时，出现6个收缩反应的叠加，为强直收缩。
当频率为5、10、15 Hz时，后一收缩发生在前一收缩的舒期，出现不完全强直收缩，当频率改为20、25Hz时，后一刺激引起的收缩落在前一收缩的收缩期，各自的收缩完全融合，肌肉出现持续的收缩状态，为完全强直收缩。
在收缩曲线上，不完全强直收缩曲线的各收缩波的波峰仍然可以分辨，而完全强直收缩的波峰已经完全融合，不能分辨。
这一现象可以解释为：当刺激频率比较高时，前一次收缩尚未完全舒或尚处于收缩期时，后一次刺激所引起的收缩已经出现并被叠加上去，肌肉将处于完全的持续收缩状态，看不出舒的痕迹，即为完全强直收缩。