蛙肌肉生理特性研究

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蛙肌肉生理特性研究关键词：骨骼肌、神经、心肌、间歇代偿引言：神经受到刺激可以传导兴奋至肌肉引起收缩，此刺激有最大值与最小值存在，若以最大值刺激神经或肌肉，达到一定频率肌肉就会产生收缩总和与强直收缩现象。与骨骼肌不同的是，由于节律细胞的存在，心脏可节律性搏动，若在舒张期给予一个阈上刺激即会产生期前收缩与代偿间歇现象。本实验就刺激强度与刺激频率作用于神经和肌肉所产生的收缩张力的不同进行研究；观察心脏的正常活动与研究产生期前收缩与代偿间歇现象所需的条件1材料与方法1.1动物健康牛蛙两只，雌雄不论1.2用具生理信号采集系统、肌肉张力传感器、神经•肌肉标本盒、常用手术器械（手术剪、手术银、大剪刀、眼科剪、毁髓针、玻璃分针）、蛙板、锌铜弓、双针电极、滴管、细线、双凹夹、小烧杯、蛙心夹、铁支架、任氏液。1.3实验方法 （―）制备标本1）取虎纹蛙一只，用双毁髓法处死蛙2）剪除躯干上部及内脏在紙骼关节水平以上1~2CM处剪断脊柱，左手握住蛙后肢，用拇指压住紙骨，使其头与内脏口然下垂，沿脊柱两侧剪除一切内脏及头胸部，留下后肢、舐骨、脊柱以及紧贴与脊柱两侧的坐骨神经。3）左手握紧脊柱断端，右手握住其上的皮肤边缘，用力向下剥掉全部后肢的皮肤。把标本放在有任氏液的烧杯中，全部手术器械都要用任氏液洗净。4）分离两腿用银子夹住脊柱将标本提起，背面朝上，剪去向上突起的尾骨。然后沿正中线用剪刀将脊柱和趾骨联合中央劈开两侧大腿，并完全分离，将两条腿浸入有任氏液的烧杯屮5）游离坐骨神经将腿标本腹面朝上放置。用玻璃分针沿脊柱旁游离坐骨神经，并于近脊柱处穿线结扎神经，再将标本背面朝上放置，把梨状肌及英附近的结缔组织剪去，循坐骨神经沟找出坐骨神经的大腿段，用玻璃分针仔细剥离，然后将脊柱根部将坐骨神经剪断，手执结扎神经的线将神经轻轻提起，剪断坐骨神经的所有分支，并将神经一直游离直胭窝6）完成坐骨神经小腿标本将游离干净的坐骨神经搭于腓肠肌上，在膝关节周围剪掉全部大腿肌肉，并用普通剪刀将股骨刮干净，然后从股骨中部剪去上段股骨，保留的部分就是坐骨神经小腿标本刀暴露蛙的心脏 用双毁髓法处死蛙，背位固定于蛙板上，左手持有齿银提起胸骨剑突下端的皮肤，用手术剪剪开一个小口，然后将剪刀由切口处伸入皮下，沿左、右两侧锁骨方向剪开皮肤。将皮肤翻向头端，再用有齿银提起胸骨剑突下端的腹肌，在腹肌上剪一口，将剪刀伸入胸腔，沿皮肤切口方向剪开胸壁，剪断左右乌喙骨，使创口呈一倒三角形用眼科蹑提起心包膜，用眼科剪刀小心剪开心包膜，暴露心脏（-）仪器标本连接1）将张力换能器固定在铁支架上，肌肉标本的股骨固定于支架下端，腓肠肌跟腱的结扎连于张力转换器的受力片，连线应松紧适宜，并与桌面垂直2）把穿好线的坐骨神经轻轻提起，放在刺激电极上或将刺激电极与肌肉直接接触（三）刺激肌肉与神经的对比1）对坐骨神经一一腓肠肌标本进行单刺激，将生理多用仪的刺激方式调整为单刺激，将波宽调至并固定在1ms,刺激强度从零开始逐渐增大（每次递增0.01V）,首先找到能引起肌肉收缩的最适刺激强度，记录阈刺激、阈上刺激与最适刺激。2）减去坐骨神经一一腓肠肌标本中神经部分，对肌肉进行单刺激，刺激强度从零开始逐渐增大（每次递增0.5V）,观察肌肉收缩幅度和记下的收缩曲线幅度也随之升高3）继续增大刺激强度，直至连续3~4个肌肉收缩曲线的幅度不再随 刺激增高为止，独处刚刚引起最大收缩的刺激强度，即为最适刺激强度（四）骨骼肌收缩的总和1）制备坐骨神经一腓肠肌标本2）将仪器与标本进行连接3）选择强度刺激，调节扫描速度为10mm/s,调节收缩幅度1.5cm左右，调节刺激设置为双刺激方式，使两个阈上刺激强度相等。先调节刺激间隔大于单收缩过程，然后逐渐缩短刺激间隔，分别光查并记录肌肉收缩形式的变化。（五）强直收缩减慢扫描速度（5mm/s）并衰减振幅增益,使单收缩幅度减小至3-5mmz调节刺激设置为串刺激方式，分别以1・5次/s（串长5）、6次/s（串长10）、10次/s（串长20）、30次/s（串长35、45次/s（串长50）频率刺激标本,观察并记录肌肉收缩曲线的变化（六）蛙心期外收缩和代偿间歇观测1）制备心脏标本2）让标本与机器相连3）描记正常蛙心搏动曲线，观察曲线收缩相和舒张相4）使用相同强度的单个阈上刺激分别在心室收缩早、中、晚期和舒张早、中、晚期刺激心室，观察能否引起期前收缩。2结果2.1刺激强度与神经 图J，强度递增刺激神经，骨骼肌的收缩张力信号在神经进行强度递增实验过程中，肌肉从最小收缩慢慢到最大收缩,保持稳定最大值。根据图与实验数据所得，结果如表所示：表・1,刺激神经，骨骼肌兴奋及收缩张力信号阈刺激收缩张力（阈刺激）最适刺激收缩张力（最适刺激）0.07V1.979g0.130V12.37g2.2刺激强度与骨骼肌、图・2、图・3,强度递增刺激肌肉，骨骼肌收缩张力信号在对肌肉进行强度递增试验，得到肌肉的阈刺激与最大刺激和相应的收缩张力。根据图・2、图与实验数据所得，结果如下：表・2刺激强度刺激肌肉，骨骼肌兴奋及收缩张力阈刺激收缩张力（阈刺激）最大刺激收缩张力（最大刺激）1.50V3.43g14.0V17.68g2.3刺激间隔与骨骼肌图・4、5、6、7、8、9、10、11,逐渐缩短间隔刺激肌肉，骨骼肌收缩张力信号对肌肉进行间隔缩短刺激试验，先调节刺激间隔大于单收缩过程，然后逐渐缩短刺激间隔，所得结果根据上图可知：当前一次收缩尚未完全舒张或尚处于收缩期时，后一次刺激所引起的 收缩已经出现并被叠加上去。2.4蛙正常心搏图图J2,蛙止常心搏图让蛙心口然搏动，不给予任何刺激，得到如图J2所示的蛙心正常心搏图。2.5在心肌给予刺激图J3,收缩整个阶段及舒张早期刺激，心肌收缩张力信号如图J3所示,在心肌整个收缩期阶段与舒张早期给予一个阈上刺激，都不会令英产生收缩反应，因为这时候的刺激恰好落在心肌的绝对不应期,图J4,舒张中期、晚期刺激，心肌收缩张力信号如图J48所示，分别在心肌舒张中期、晩期给予一个阈上刺激，则会产牛期前收缩，而后伴随着代偿间歇现象。3分析与讨论1.2.3.4.肌肉收缩的幅度同刺激强度有关。由阈上刺激增强到最大刺激，肌肉收缩也逐渐增高到最人收缩。在制备蛙的坐骨神经一腓肠肌标本时要注意加任氏液保湿，因为任氏液能为标本提供一个虚拟的环境，使其保持活性。如果标本太干，会使神经失活。神经作为动物的传导网络，对于外界刺激是相当敏感，只需刺激能使其产生动作电位即可开始传导信息；而若刺激肌肉，必定要达到某一定值使大量肌肉细胞兴奋才能产生信号， 而肌肉在反射弧中作为感受器与效应器，最终结果还是靠神经的作用来传导信号，所以刺激肌肉使其产生收缩所需的强度较刺激神经所需的强度大。在一个心动周期中，兴奋性会经历有效不应期、相对不应期、超常期等一系列周期性变化。其显著特点是有效不应期特别长，相当于整个收缩期和舒张期早期，在此期间施加任何刺激都不能引起心肌的再次兴奋和收缩。但在心肌舒张的早期之后（中晚期之内，相当于相对不应期和超常期），给予刺激可使心肌产生一次比止常节律提前出现的动作电位和收缩，称为期前兴奋和收缩。而期前兴奋和收缩也有口己的有效不应期，所以当下一次正常窦房结的节律性冲动到达时，常常会落在这个有效不应期内，因而不会引起心肌的兴奋和收缩，会出现一个较长的舒张期，称为代偿性间歇。参考文献：《中国海洋大学实验报告》《动物生理学实验报告》