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----感謝 兔子inHere 的投稿
報告日期 2019-06-25
1. 實驗目的
(1)學會坐骨神經-腓腸肌標本的製備,學會蟾蜍的基本操作;熟悉 PCLab 的使用。
(2)通過觀察骨骼肌的收縮形式,了解不同刺激強度與頻率對神經-肌肉收縮的影響。
(3)明確閾刺激、閾上刺激、閾下刺激、不完全強直收縮、完全強直收縮的概念。
2.材料與方法
2.1材料或/和動物
動物:蟾蜍
材料:
①藥品:任氏液
②器材:蛙類手術器械1套,刺蛙針1根,鋅銅弓1隻,玻璃分針一根,萬能支架,生物信號採集系統,張力換能器。
2.2方法
2.2.1坐骨神經—腓腸肌標本的製備
(1)破壞腦脊髓:左手握蟾蜍,食指下壓吻端,拇指按壓背部,其餘三指緊貼腹部,找到枕骨大孔刺入1-2MM,分別搗毀腦組織和脊髓。(腦和脊髓完全被破壞的標誌是:呼吸停止,四肢鬆軟並處於對稱部位)
(2)剪除軀幹上部及內臟:在骶髂關節水平上1釐米處剪短脊柱,去除頭,前肢和內臟,保留部分脊柱和下肢。
(3)剝皮:剪去尾骨,剝去剩餘組織的皮膚,沿著脊柱正中到恥骨聯合將標本剪開,標本放在盛有任氏液的燒杯中。
(4)游離坐骨神經:腓腸肌白色肌腱向上將標本固定於蛙板上,順著坐骨神經走向用玻璃分針將坐骨神經上方的肌肉分開,至膝關節處,暴露坐骨神經。在坐骨神經起源下1釐米處剪斷椎骨,剪去坐骨神經周圍的小分支和肌肉,游離坐骨神經。
(5)製成坐骨神經——腓腸肌標本:去除股骨附著的所有大腿肌肉,剪斷股骨(保留約1釐米),在跟腱處結紮並游離腓腸肌,將膝關節以下小腿部分全部剪除,剩下即為坐骨神經-腓腸肌標本。
(6)標本檢驗:用鋅銅弓輕輕刺激坐骨神經,腓腸肌收縮即表示標本製備完好。
2.2.2觀察肌肉收縮的性質
(1)連接刺激器和記錄裝置
①將張力換能器和肌槽固定在鐵支架上,張力換能器的輸出端連接放大器通道Ⅲ。
②以股骨作支點固定,腓腸肌與張力換能器連接,將穿好手術線的坐骨神輕輕提起,放在刺激電極上,並保證接觸良好。
(2)刺激強度對肌肉收縮的影響
①Pc_Lab實驗項目選擇;
②刺激方式用單刺激,刺激電壓初始值設為0V,將刺激強度逐步增大(0.04-0.3 0V,0.5ms),觀察肌肉收縮反應出現和相應增大,讀出閾刺激和最大刺激強度數值。
(3)肌肉的單收縮和強直收縮
①選用串刺激,串脈衝數選「1」,用最大刺激強度採樣,觀察波形的高度與寬度。
②選用串刺激,其他參數與單收縮相同,即可進行採樣,並及時觀察波形變化情況。逐漸增加脈衝數(1,3,6,…,15) ,觀察肌肉收縮形式的變化。
3. 結果與討論
3.1不同刺激強度刺激坐骨神經對腓腸肌收縮張力的影響
圖3-1蟾蜍骨骼肌單刺激結果圖(略)
刺激方式採用單刺激,刺激電壓初始值設為0V,將刺激強度逐步增大刺激坐骨神經,記錄肌肉收縮張力結果如下。由圖可知:在刺激強度為0.04V-0.05V時肌張力處於基線水平,不能引起肌肉發生收縮反應,為閾下刺激;當電壓增加到0.06V時突然出現一個小張力波形,此時肌肉收縮反應出現,說明蟾蜍腓腸肌的閾刺激為0.06V。繼續逐步增大刺激強度,可觀察到肌肉收縮張力也逐步增大,此時刺激的強度超過閾值,即閾上刺激。逐步增大刺激強度達0.15V後,可發現之後不管如何增大刺激強度,都不再引起肌肉收縮張力增加,而是在最大收縮強度附近波動,即0.15V為能引起最大收縮的最小刺激強度,為最適刺激強度。
由該實驗現象可得:0.05V為該蟾蜍坐骨神經的閾下刺激。0.06V為該蟾蜍坐骨神經的閾刺激。0.15V為該蟾蜍坐骨神經-腓腸肌的最適刺激。
3.2不同刺激頻率刺激坐骨神經對腓腸肌收縮張力的影響
圖3-2 蟾蜍骨骼肌串刺激結果圖(略)
由該圖可知,逐漸增加脈衝次數,當脈衝次數為18時,出現鋸齒狀的複合收縮曲線;當脈衝次數增加到26時,出現一個相對平滑的高波曲線,幅度比之前的大,繼續增大脈衝次數,曲線波形無變化。
因此由該實驗結果可知,當脈衝次數增加到18後,出現鋸齒狀複合收縮曲線,說明出現了不完全強直收縮;當脈衝次數增加到26後,鋸齒狀的曲線波形變為一個曲線平滑的高波,波形高度更高,說明出現了完全強直收縮。
3.3討論
3.3.1實驗過程需要注意的是:
(1)製作標本時,不能用金屬器械碰神經幹, 以免損壞神經,影響實驗後續操作;分離神經要將周圍結締組織剝離乾淨;不能用力牽拉損傷神經,經常用任氏液潤溼神經。
(2)固定張力換能器時,多採用「一維微調固定器」,由上下位置調節鈕控制,可在小範圍內(上下)精細的移位。這不僅方便了實驗操作,也有利於前負荷的控制。
(3)測量的方向,即力與位移的方向,要與張力換能器彈性懸梁的前端上下移動的方向保持一致。使能量轉換和線性關係良好,符合張力換能器設計與使用上的要求。
(4)記錄肌肉收縮類實驗指標時,張力換能器金屬彈性懸梁外露的前端向下移位(下拉),收縮曲線為正立的,即肌收縮時,基線上移,舒張時下移,較為符合一般描記觀察的習慣。
(5)在使用時不能用手牽拉彈性梁和超量加載。張力換能器的彈性梁屈服極限為規定量程的2~3倍。有經過防水處理,水滴入或滲入換能器內部會造成電路短路,損壞換能器。
(6)換能器與記錄儀或生理信號採集處理系統配合使用時,為了精確測量,需要調零和定標(自動平衡類產品不需換能器調零)。
(7)不進行正式記錄時,電子刺激器輸出應斷開,以免不必要的、頻繁的刺激;刺激器兩輸出端不要短路。
(8)用剛能引起肌肉最大收縮的強度刺激,不要刺激過強而損傷神經。當直接刺激神經失效時,可直接刺激肌肉。
3.3.2 由圖3-1看出,在一定範圍內,肌肉的收縮張力和收縮頻率(即肌肉收縮性質),與所受刺激的頻率和強度有關。即在一定範圍內,其他條件不變時,肌肉的收縮張力與刺激強度呈正相關,肌肉的收縮頻率與刺激頻率呈正相關。若刺激強度低於該範圍,則表現為肌肉無反應。分析原因可能是由於一塊肌肉由許多肌纖維組成,骨骼肌的收縮受運動神經元的支配。單個運動神經元可支配多根肌纖維,一個運動神經元與它所支配的肌纖維組成一個運動單位。而不同的運動單位興奮閾值不同。低於閾刺激的刺激強度,神經纖維不發生興奮,其所支配的肌細胞也不發生反應;因此當刺激電壓達到閾強度時,神經幹中閾值最低的神經開始興奮,其所支配的運動單位也興奮並發生收縮。刺激強度逐漸增大,神經幹中興奮的神經纖維增加,收縮的運動單位也增加,於是骨骼肌收縮張力增加。當刺激電壓達到最大刺激強度後,所有的神經纖維都興奮,其所支配的所有的運動單位也收縮,所有刺激強度再增大。骨骼肌收縮力也不再增加。
3.3.3 由圖3-2可以看出,對蟾蜍骨骼肌進行串刺激,逐漸增加脈衝次數,結果圖會由數個獨立的單峰變成鋸齒狀複合曲線,再變成一個曲線平滑的高峰。分析原因,可能是蟾蜍腓腸肌在收縮時,肌細胞會相繼出現絕對不應期、相對不應期、超常期和低常期,若在相對不應期或者超常期早期給予細胞另外一個刺激,肌細胞的第一次興奮正處於舒張期,而新的刺激會使得肌肉發生收縮,以致於肌肉會出現持續收縮的狀態,即不完全強直收縮;但若在肌細胞興奮地低常期或者超常期後期給予一個新的刺激,肌細胞此時正處於收縮狀態,新的刺激也會使得細胞收縮,兩次收縮效果相疊加,肌肉處於持續最大收縮狀態,即完全強直收縮。接著隨著刺激頻率增加,每次刺激時間間隔逐漸縮短,肌肉收縮的反應可以融合,開始表現為不完全強直收縮,然後變成完全強直收縮。
4. 結論
在一定範圍內,肌肉的收縮張力和收縮頻率(即肌肉收縮性質),與所受刺激的頻率和強度有關。即在一定範圍內,其他條件不變時,肌肉的收縮張力與刺激強度呈正相關,肌肉的收縮頻率與刺激頻率呈正相關。若刺激強度低於該範圍,則表現為肌肉無反應;若刺激頻率超出該範圍,則表現為完全或不完全強直收縮。