不同刺激强度和频率对骨骼肌收缩影响
药物的局麻作用及肌松作用
姓名： 学号： 班级：
一、实验目的
1. 观察电刺激强度的变化对骨路肌收缩张力的影响，理解阈刺激、阈上刺激和最大刺激的
概念。
2. 观察不同刺激频率对骨骼肌收缩的影响，了解单收缩、强直收缩的产生机制及其意义。
3. 观察普鲁卡因的传导麻醉作用，分析药物作用机制。
4. 观察琥珀胆碱的肌松作用，掌握除极化型肌松药的特点及作用机制。
二、实验材料
1. 实验动物：蟾蜍
2. 器材：蛙类手术器械1套，培养皿，铁支架，肌动器，张力换能器，锌铜弓，滴管，丝
线，生物信号采集处理系统。
3. 药品：任氏液，普鲁卡因溶液，琥珀胆碱溶液
三、实验方法和步骤
1、 标本制备 制备离体坐骨神经-腓肠肌标本
1) 破坏脑和脊髓：找到枕骨大孔处，将刺蛙针刺入1~2mm，分别捣损脑组织和脊髓。
2) 剪除躯干上部及内脏：沿骶骨两侧剪开腹壁，剪除全部躯干及内脏组织，在骶髂关
节水平前1~1.5cm处剪断脊柱。
3) 剥皮，将标本放在盛有任氏液的培养皿中。
4) 清洗：将手及用过的剪子，镊子等全部手术器械洗净。
5) 分离双后肢：沿脊柱和骨盆的正中线将脊柱分为两半，从耻骨联合中央剪开两侧大
腿，将分离的另一半后肢浸入盛有任氏液的培养皿中备用。
6) 制备离体坐骨神经-腓肠肌标本
I. 分离坐骨神经：用玻璃针沿脊柱侧游离坐骨神经腹腔部；沿坐骨神经沟，用
玻璃针剥离坐骨神经大腿部，分离至腘窝。
II. 分离腓肠肌：结扎腓肠肌跟腱，剪短跟腱，减去周围组织，保留腓肠肌起始
点与骨的联系。
III. 游离坐骨神经腓肠肌标本
2、 标本安放 将标本的股骨固定在肌动器上，坐骨神经轻放在肌动器电极上，用任氏液保
持局部湿润；腓肠肌跟腱用线扎紧并与张力换能器相连
3、 仪器实验
1） 观察不同刺激强度对骨骼肌收缩的影响
I. 选择“刺激强度与反应的关系”，系统进入信号记录状态，刺激模式可采用自
动幅度调节。
II. 给予神经一个最小的单刺激，逐渐增加刺激强度，找出刚能引起肌肉出现微
小收缩的刺激强度（阈强度）。不断增加刺激强度，观察肌肉收缩强度与刺
激强度的关系，找出刚能引起肌肉出现最大收缩的最小的刺激强度（最大刺
激强度）。
2） 观察不同刺激频率对骨骼肌收缩的影响
I. 选择“刺激频率与反应的关系”，系统进入信号记录状态，刺激模式可采用自
动幅度调节。
II. 选用最大刺激强度的连续刺激，频率按1Hz、2Hz、4Hz、8Hz、12Hz、16Hz
逐渐增加，分别记录不同频率时的肌肉收缩曲线，观察不同频率刺激时的肌
肉收缩变化，从而引导出单收缩、不完全强直收缩和完全强直收缩。
4、 药物观察
1) 观察普鲁卡因的传导麻醉作用
I. 用含有普鲁卡因棉条包裹坐骨神经。
II. 刺激参数：强度（1V）；频率（1Hz）；串长（4）；刺激神经1次／分。
III. 观察麻醉起效时间，10分钟后记录结果。
2) 观察琥珀胆碱的肌松作用
I. 用含有0.5%琥珀胆碱棉条包裹坐骨神经。
II. 刺激参数：强度（1V）；频率（1Hz）；串长（4）；刺激神经1次／分。
III. 观察麻醉起效时间，10分钟后记录结果。
四、 实验结果
1、刺激强度与反应的关系 单刺激递增：
阈强度：350mV 最大刺激强度：750mV
2、刺激频率与反应的关系 不完全强直和完全强直收缩：
3、药物的局麻作用 普鲁卡因传导阻滞：
4、药物的肌松作用
I. 琥珀胆碱除极化：
II. 解除琥珀胆碱作用：
五、实验讨论
1、 不同刺激强度和频率对骨骼肌收缩影响
肌肉组织是可兴奋组织，受到刺激后会产生动作电位，表现为肌肉收缩。腓肠肌的
收缩是由支配它的坐骨神经兴奋引起的，坐骨神经末梢和腓肠肌靠近处形成神经-肌肉
接头。当刺激坐骨神经-腓肠肌标本时，动作电位传导到坐骨神经末梢，接头前膜去极
化，电压门控Ca2+通道开放，Ca2+进入运动神经末梢，突触囊泡出胞乙酰胆碱（Ach）释
放。Ach激活N2型Ach受体，终板膜对Na2+，K2+等通透性增高，终板膜去极化，局部
电流刺激并激活邻旁肌膜电压门控Na2+通道，骨骼肌肌膜爆发动作电位。动作电位传递
至T管膜，肌膜去极化，L型Ca2+通道构象改变，“拔塞”作用，ryanodine受体（RYR）
激活，连结肌浆网（JSR）内Ca2+顺浓度梯度释放入胞质，触发肌丝滑行，腓肠肌肌肉纤
维收缩。
单个骨骼肌纤维对刺激的反应具有“全或无”的性质，蟾蜍腓肠肌内含有数目众多的
肌纤维，它们的兴奋性不同，因此不同的刺激强度可引发不同的肌张肌收缩程度。当刺
激恰能引起其中兴奋性较高的神经纤维产生兴奋时，部分肌纤维开始发生收缩，此时的
刺激强度为阈强度（约350mV），图像出现第一次波峰；当刺激强度增加到某一值时，
腓肠肌中所有的纤维均兴奋，此时肌肉产生最大的收缩，此时的刺激强度为最大刺激强
度（约750mV），此后的图像波峰趋于极值。此后，若再继续增强刺激强度，肌肉收缩
反应不再继续增大。
当刺激强度保持在1000mV时，腓肠肌肌在受到一次刺激后，可以产生一次等张收
缩，收缩过程可分为收缩期和舒张期。随着刺激频率的增高，各次刺激引起的收缩过程
发生融合而叠加起来，体现为频率总和，指提高骨骼肌收缩频率而产生的叠加效应。这
时肌肉强直收缩产生的张力大于单收缩，这可能与连续刺激肌肉时，从肌质网重复释放
的Ca2+浓度，使横桥得以有较长的时间持续活动有关。在刺激处于3~6s时，诱发骨骼
肌收缩的动作电位频率很低，每次动作电位之后出现一次完整的收缩和舒张过程，这种
收缩形式称为单收缩。在刺激处于11~13s时，后一次收缩过程叠加在前一次收缩过程
的舒张期，所产生的收缩总和为不完全强直收缩。在刺激处于19~21s时，后一次收缩
过程叠加在前一次收缩过程的收缩期，所产生的收缩总和为完全强直收缩，此时波形的
最高张力处于水平，即等张收缩极限。
2、 药物的局麻及肌松作用
1) 普鲁卡因的局麻作用
局部麻药普鲁卡因的作用是阻断神经细胞膜上的电压门控Na2+通道，抑制动
作电位去极化上升的速度，延长动作电位的不应期，使神经细胞丧失兴奋性及传导
性，使传导阻滞，产生局麻作用。当药物作用于坐骨神经时，电极产生的神经冲动
几乎完全被阻滞，发生除极化的肌纤维不断减少，产生的总张力很低，因此每次脉
冲发出时只能观察到微弱的张力变化。
2) 琥珀胆碱的肌松作用
琥珀胆碱为非竞争性肌松药，当作用于神经-骨骼肌接头时，与N2受体结合产
生与Ach相似的去极化作用，使后膜持续去极化，在神经-肌街头处产生一无兴奋
性的区域。当药物作用于坐骨神经时，大量神经-肌街头处于非除极化状态，不能
产生兴奋-收缩耦联，产生的总张力不断降低，骨骼肌松弛。当药物被移除后，琥
珀胆碱可被胆碱脂酶分解，因此肌松作用逐渐消失，骨骼肌恢复张力。
六、实验反思
本次实验中，安放标本时，由于误把股骨剪的过短，只得将膝关节捆扎与螺母，最终
并未影响最终结果。但起初腓肠肌悬挂过于紧绷，使得肌肉前负荷过大，当使用仪器对坐
骨神经施加电脉冲时，无论如何增加刺激强度和频率，都未见肌肉有收缩迹象。后来经反
思后，松开过紧的拉绳，使腓肠肌恢复合适的初长度，重新设置刺激强度和频率后效果仍
良好。在此期间，经常滴加任氏液，保持坐骨神经和腓肠肌活性。
在药物麻醉实验过程中，当使用普鲁卡因麻醉剂后，肌肉处于无收缩状态，当移除药
物后，无论如何滴加任氏液冲洗，肌肉都没有恢复能收缩的状态。使实验中途失败，只得
解剖另一份坐骨神经-腓肠肌标本。因此推测在使用局麻药物时，也应当注意不能使麻药过
量避免肌肉失活。