不同强度和频率的刺激对肌肉收缩的影响

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1、实验2不同强度和频率的刺激对肌肉收缩的影响沈静宁波天一职业技术学院实验目的：本实验在保持刺激时间及强度变率恒定的条件下，逐步增加或减小对蟾蜍坐骨神经的刺激强度（脉冲振幅）和改变电脉冲刺激频率，观察记录腓肠肌收缩张力及收缩形式，分析和探讨刺激强度和刺激频率与骨骼肌收缩张力及收缩形式的关系。学习神经—肌肉标本的制备方法及微机生物信号采集处理系统的使用。一、材料和方法（一）实验材料：蟾蜍、粗剪刀、手术剪、眼科剪、尖头镊、眼科镊、探针、大头针、锌铜弓、玻璃分针、张力换能器、RM6240微机生物信号采集外

2、理系统、任氏液等。（二）实验方法：（1）标本制作：捣毁脑和脊髓，在中段胸椎处剪断脊柱，剪除上部躯干及内脏，避开神经，逐步向下牵拉剥离皮肤，分离两腿浸入盛有任氏液的培养皿中，用玻璃分针纵向分离坐骨神经，用粗剪刀刮净大腿肌肉，弃去上段股骨约1/3部分。在跟腱下方穿线结扎，于结扎线下方剪断跟腱，逐步游离腓肠肌至膝关节，用粗剪刀伸进腓肠肌与小腿之间，在膝关节处剪断，与小腿其余部分分离（2）收缩活动的记录方法：将扎线固定在张力换能器悬梁上，将坐骨神经轻放在刺激电极上，应保证神经与刺激电极接触良好及腓肠肌、

3、神经的湿润，启动RM6240系统软件，进行信号记录。（3）改变刺激强度：选择强度递增，刺激强度从0.1V开始逐渐增大，强度增量0.1V，连续记录肌肉收缩曲线。（4）改变刺激频率：选择频率递增，起始频率为1Hz，刺激强度固定为1.4V，刺激增量为1Hz，频率按1Hz、2Hz、3Hz、4Hz、5Hz…、30Hz逐步增加（或刺激间隔逐渐减小）。二、结果（一）刺激强度对骨骼肌收缩的影响改变作用于腓肠肌标本的刺激强度，连续记录肌肉收缩曲线。我们观察到刺激强度小于0.3V时未发生肌肉收缩，0.4V是刚能引起

4、肌肉出现微小收缩的刺激强度（阈强度），继续增强刺激强度，肌肉收缩强度也相应增大（即曲线幅度相应增高），继续增大刺激强度，1.4V后肌肉收缩曲线不见继续升高，则1.4V为最大刺激强度，结果如图10.3v0.4v0.5v0.6v0.7v0.8v0.9v1.0v1.1v1.2v1.3v1.4v1.5v图1刺激强度对骨骼肌收缩的影响曲线（二）刺激频率对骨骼肌收缩的影响改变作用于腓肠肌标本的刺激频率，连续记录不同刺激频率时的肌肉收缩曲线及变化。结果如图骨骼肌肌肉在1Hz时表现为单收缩，随着频率的增加引起骨

5、骼肌产生更强的收缩，在6Hz时开始，记录的曲线会表现为单收缩的总和，记录的曲线形成锯齿形，表现为不完全强直收缩。在12Hz时出现收缩叠加现象，记录的曲线锯齿消失，顶端呈一平线，即完全强直收缩。不完全强直收缩、完全强直收缩产生的肌张力可达单收缩张力的3~4倍，因而可产生更大的收缩效果（即生物信号采集系统上记录的曲线幅度相应增高）。结果如图1Hz2Hz3Hz4Hz5Hz6Hz7Hz8Hz9Hz10Hz11Hz12Hz图2刺激频率对骨骼肌收缩的影响曲线三、讨论由一个α神经元及其分支所支配的全部肌纤维组

6、成一个功能单位，称为运动单位。电刺激作用于坐骨神经引起神经纤维的兴奋产生动作电位，兴奋传导至腓肠肌引起肌细胞的兴奋、收缩。神经纤维接受刺激可以产生动作电位，但并不是任何刺激都能触发动作电位。刺激强度小于所有细胞的阈值，则肌肉不收缩，所以一开始未见有收缩曲线。一定强度的刺激时，达到阈值的细胞产生兴奋收缩，当刺激强度达到0.4V时出现微小收缩的波形。随着刺激强度的增大，参与兴奋和收缩的肌细胞数目增多，收缩波形幅度增大。当刺激强度大于所有肌细胞的阈值时即1.4V时，所有肌细胞都参与了收缩，此时即使再增

7、大刺激强度，收缩波形也不会再增强了。此时，刺激强度1.4V为最大刺激强度，此波形为骨骼肌最大收缩曲线。由于各神经纤维的阈值不同，不同刺激强度作用于坐骨神经可引起不同数量的肌细胞产生兴奋、收缩。骨骼肌每受到一次有效刺激就会收缩和舒张，这种收缩形式称为单收缩。若有效频率较低时，则会产生一连串各自分离的单收缩。随着刺激频率的增加，各刺激所引起的单收缩倾向于相互融合起来，若后来的刺激均落在前一次收缩的舒张期结束之前，使肌肉在有一定收缩的基础上发生再一次的收缩，会表现为舒张不完全，记录的曲线形成锯齿形为不

8、完全强直收缩，此时肌张力增加。如果刺激频率继续增加，以至于后一刺激落在前一次收缩的收缩期内，就会出现收缩叠加的现象，记录的曲线锯齿消失，顶端呈一平线为完全强直收缩，可产生更大的收缩效果。四、结论1．在一定的刺激强度范围内，骨骼肌的收缩幅度会随着刺激强度的增大而增大。2．在一定的刺激频率范围内，刺激频率增高，肌肉收缩的幅度也会增大，会引起不完全强直收缩与完全强直收缩，产生更强的肌张力。五、参考文献[1]陆源、况炜、张红，机能学实验教程，第一版，北京：科学出版社，2005[2]彭波、潘丽萍，生理学，