不同強(qiáng)度和頻率的刺激對肌肉收縮的影響

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1、實驗2不同強(qiáng)度和頻率的刺激對肌肉收縮的影響沈靜寧波天一職業(yè)技術(shù)學(xué)院實驗?zāi)康模罕緦嶒炘诒３执碳r間及強(qiáng)度變率恒定的條件下，逐步增加或減小對蟾蜍坐骨神經(jīng)的刺激強(qiáng)度（脈沖振幅）和改變電脈沖刺激頻率，觀察記錄腓腸肌收縮張力及收縮形式，分析和探討刺激強(qiáng)度和刺激頻率與骨骼肌收縮張力及收縮形式的關(guān)系。學(xué)習(xí)神經(jīng)—肌肉標(biāo)本的制備方法及微機(jī)生物信號采集處理系統(tǒng)的使用。一、材料和方法（一）實驗材料：蟾蜍、粗剪刀、手術(shù)剪、眼科剪、尖頭鑷、眼科鑷、探針、大頭針、鋅銅弓、玻璃分針、張力換能器、RM6240微機(jī)生物信號采集外

2、理系統(tǒng)、任氏液等。（二）實驗方法：（1）標(biāo)本制作：搗毀腦和脊髓，在中段胸椎處剪斷脊柱，剪除上部軀干及內(nèi)臟，避開神經(jīng)，逐步向下牽拉剝離皮膚，分離兩腿浸入盛有任氏液的培養(yǎng)皿中，用玻璃分針縱向分離坐骨神經(jīng)，用粗剪刀刮凈大腿肌肉，棄去上段股骨約1/3部分。在跟腱下方穿線結(jié)扎，于結(jié)扎線下方剪斷跟腱，逐步游離腓腸肌至膝關(guān)節(jié)，用粗剪刀伸進(jìn)腓腸肌與小腿之間，在膝關(guān)節(jié)處剪斷，與小腿其余部分分離（2）收縮活動的記錄方法：將扎線固定在張力換能器懸梁上，將坐骨神經(jīng)輕放在刺激電極上，應(yīng)保證神經(jīng)與刺激電極接觸良好及腓腸肌、

3、神經(jīng)的濕潤，啟動RM6240系統(tǒng)軟件，進(jìn)行信號記錄。（3）改變刺激強(qiáng)度：選擇強(qiáng)度遞增，刺激強(qiáng)度從0.1V開始逐漸增大，強(qiáng)度增量0.1V，連續(xù)記錄肌肉收縮曲線。（4）改變刺激頻率：選擇頻率遞增，起始頻率為1Hz，刺激強(qiáng)度固定為1.4V，刺激增量為1Hz，頻率按1Hz、2Hz、3Hz、4Hz、5Hz…、30Hz逐步增加（或刺激間隔逐漸減?。?。二、結(jié)果（一）刺激強(qiáng)度對骨骼肌收縮的影響改變作用于腓腸肌標(biāo)本的刺激強(qiáng)度，連續(xù)記錄肌肉收縮曲線。我們觀察到刺激強(qiáng)度小于0.3V時未發(fā)生肌肉收縮，0.4V是剛能引起

4、肌肉出現(xiàn)微小收縮的刺激強(qiáng)度（閾強(qiáng)度），繼續(xù)增強(qiáng)刺激強(qiáng)度，肌肉收縮強(qiáng)度也相應(yīng)增大（即曲線幅度相應(yīng)增高），繼續(xù)增大刺激強(qiáng)度，1.4V后肌肉收縮曲線不見繼續(xù)升高，則1.4V為最大刺激強(qiáng)度，結(jié)果如圖10.3v0.4v0.5v0.6v0.7v0.8v0.9v1.0v1.1v1.2v1.3v1.4v1.5v圖1刺激強(qiáng)度對骨骼肌收縮的影響曲線（二）刺激頻率對骨骼肌收縮的影響改變作用于腓腸肌標(biāo)本的刺激頻率，連續(xù)記錄不同刺激頻率時的肌肉收縮曲線及變化。結(jié)果如圖骨骼肌肌肉在1Hz時表現(xiàn)為單收縮，隨著頻率的增加引起骨

5、骼肌產(chǎn)生更強(qiáng)的收縮，在6Hz時開始，記錄的曲線會表現(xiàn)為單收縮的總和，記錄的曲線形成鋸齒形，表現(xiàn)為不完全強(qiáng)直收縮。在12Hz時出現(xiàn)收縮疊加現(xiàn)象，記錄的曲線鋸齒消失，頂端呈一平線，即完全強(qiáng)直收縮。不完全強(qiáng)直收縮、完全強(qiáng)直收縮產(chǎn)生的肌張力可達(dá)單收縮張力的3~4倍，因而可產(chǎn)生更大的收縮效果（即生物信號采集系統(tǒng)上記錄的曲線幅度相應(yīng)增高）。結(jié)果如圖1Hz2Hz3Hz4Hz5Hz6Hz7Hz8Hz9Hz10Hz11Hz12Hz圖2刺激頻率對骨骼肌收縮的影響曲線三、討論由一個α神經(jīng)元及其分支所支配的全部肌纖維組

6、成一個功能單位，稱為運(yùn)動單位。電刺激作用于坐骨神經(jīng)引起神經(jīng)纖維的興奮產(chǎn)生動作電位，興奮傳導(dǎo)至腓腸肌引起肌細(xì)胞的興奮、收縮。神經(jīng)纖維接受刺激可以產(chǎn)生動作電位，但并不是任何刺激都能觸發(fā)動作電位。刺激強(qiáng)度小于所有細(xì)胞的閾值，則肌肉不收縮，所以一開始未見有收縮曲線。一定強(qiáng)度的刺激時，達(dá)到閾值的細(xì)胞產(chǎn)生興奮收縮，當(dāng)刺激強(qiáng)度達(dá)到0.4V時出現(xiàn)微小收縮的波形。隨著刺激強(qiáng)度的增大，參與興奮和收縮的肌細(xì)胞數(shù)目增多，收縮波形幅度增大。當(dāng)刺激強(qiáng)度大于所有肌細(xì)胞的閾值時即1.4V時，所有肌細(xì)胞都參與了收縮，此時即使再增

7、大刺激強(qiáng)度，收縮波形也不會再增強(qiáng)了。此時，刺激強(qiáng)度1.4V為最大刺激強(qiáng)度，此波形為骨骼肌最大收縮曲線。由于各神經(jīng)纖維的閾值不同，不同刺激強(qiáng)度作用于坐骨神經(jīng)可引起不同數(shù)量的肌細(xì)胞產(chǎn)生興奮、收縮。骨骼肌每受到一次有效刺激就會收縮和舒張，這種收縮形式稱為單收縮。若有效頻率較低時，則會產(chǎn)生一連串各自分離的單收縮。隨著刺激頻率的增加，各刺激所引起的單收縮傾向于相互融合起來，若后來的刺激均落在前一次收縮的舒張期結(jié)束之前，使肌肉在有一定收縮的基礎(chǔ)上發(fā)生再一次的收縮，會表現(xiàn)為舒張不完全，記錄的曲線形成鋸齒形為不

8、完全強(qiáng)直收縮，此時肌張力增加。如果刺激頻率繼續(xù)增加，以至于后一刺激落在前一次收縮的收縮期內(nèi)，就會出現(xiàn)收縮疊加的現(xiàn)象，記錄的曲線鋸齒消失，頂端呈一平線為完全強(qiáng)直收縮，可產(chǎn)生更大的收縮效果。四、結(jié)論1．在一定的刺激強(qiáng)度范圍內(nèi)，骨骼肌的收縮幅度會隨著刺激強(qiáng)度的增大而增大。2．在一定的刺激頻率范圍內(nèi)，刺激頻率增高，肌肉收縮的幅度也會增大，會引起不完全強(qiáng)直收縮與完全強(qiáng)直收縮，產(chǎn)生更強(qiáng)的肌張力。五、參考文獻(xiàn)[1]陸源、況煒、張紅，機(jī)能學(xué)實驗教程，第一版，北京：科學(xué)出版社，2005[2]彭波、潘麗萍，生理學(xué)，