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技术文章

不同刺激强度和频率对骨骼肌收缩的影响在ZL-620生物信号采集处理系统中应用

点击次数:67 发布时间:2022/5/5 16:51:22

 

【实验目的】

1.     观察不同刺激强度对肌肉收缩的影响,从而掌握阈刺激、阈上刺激和刺激等概念。

2.     观察不同刺激频率对肌肉收缩的影响,从而了解强直收缩的机制。

【实验原理】

     一条坐骨神经干是由许多兴奋性不同的神经纤维所组成的。保持足够的刺激时间不变,刚好能引起其中兴奋性较高的神经纤维产生兴奋,表现为受这些神经纤维支配的肌纤维发生收缩,此时的刺激强度即为这些神经纤维的阈强度,具有此强度的刺激叫阈刺激。随着刺激强度的不断增加,有较多的神经纤维兴奋,肌肉的收缩反应也相应逐步增大,强度超过阈值的刺激叫阈上刺激。当阈上刺激在增大到某一值时神经中所有纤维均产生兴奋,此时肌肉做的收缩。在继续增强刺激强度,肌肉收缩反应不再继续增大。将引起肌肉收缩的小刺激强度的刺激称为刺激。不同频率的电脉冲刺激神经时,肌肉会产生不同的收缩反应。若刺激频率较低,每次刺激的时间间隔超过肌肉单次收缩的持续时间,则肌肉的反映应表现为一连串的单收缩;若刺激频率逐渐增加,刺激间隔逐渐缩短,肌肉收缩的反应可以融合,开始表现为不完*强直收缩,以后成为完*强直收缩。

【实验对象】

蟾蜍。

【实验器材】

蛙类解剖手术器材、蛙钉、林格液、铁支架、活动双凹夹或微调固定器、张力换能器、培养皿、ZL-620生物信号采集处理系统。

【方法和步骤】

1.     制备在体或离体坐骨神经腓肠肌标本(参照“实验一”)。

2.     实验装置

1)采用离体坐骨神经腓肠肌标本时,将肌动器固定在铁架台的微调固定器上,且与换能器平行,并把标本中预留的股骨固定在肌动器上(图2-2-1)。采用在体坐骨神经腓肠肌标本时(图2-2-2),可省略此步骤。

2-2-1   离体坐骨神经腓肠肌标本实验装置

2)将张力换能器(50g量程)用活动双凹夹或微调固定器固定在支架上,换能器与桌面平行,腓肠肌的跟腱结扎线固定在张力换能器的簧片上,结扎线与桌面垂直。调节微调固定器的上下转钮,使连线不宜太紧或太松,保持有负荷。

3)把坐骨神经放在刺激保护电上,保持神经与刺激电接触良好。ZL-620生物信号采集处理系统的刺激输出连接保护电,启动ZL-620生物信号采集处理系统。

 

3.     实验观察

1)不同刺激强度对腓肠肌收缩的影响

1)点击ZL-620菜单“实验/常用生理学实验”,选择“刺激强度对骨骼肌收缩的影响”,设置放大器、采样和刺激器参数(表2-2-1),刺激模式也可采用单刺激或主周期刺激,逐步改变刺激幅度。

2-2-1  ZL-620放大器、采样和刺激器参数表

采样参数

刺激器参数

显示方式

记录仪

刺激模式

自动幅度调节

采样间隔

1ms

主周期

2s

X轴显示压缩比

501

波宽

2ms

通道

通道1

通道4

初幅度

0.2V

DC/AC

DC

记录刺激标记

增量

0.05V

处理名称

张力

刺激标记

末幅度

2V

放大倍数

50~100

5~50

脉冲数

1

Y轴压缩比

41

641

延迟

1ms

2)逐渐增大刺激强度,找出刚能引起肌肉出现微小收缩的刺激强度(阈强度)。继续增强刺激强度,观察肌肉收缩反应是否也相应增大。继续增强刺激强度,直至肌肉收缩曲线不能继续升高为止。找出刚能引起肌肉出现*大收缩的小刺激强度,即*大刺激强度。

2)不同频率对腓肠肌收缩的影响

1)点击ZL-620菜单“实验/常用生理学实验”,选择“刺激频率对骨骼肌收缩的影响”,设置参数(表2-2-2),刺激模式可采用串刺激。

2-2-2 ZL-620放大器、采样和刺激器参数表

采样参数

刺激器参数

显示方式

记录仪

刺激模式

自动幅度调节

采样间隔

1ms

串长

2s

X轴显示压缩比

201

波宽

2ms

通道

通道1

通道4

幅度

*大刺激强度

DC/AC

DC

记录刺激标记

频率

1Hz

处理名称

张力

刺激标记

增量

5Hz

放大倍数

50~100

5~50

末频率

50Hz

Y轴压缩比

41

641

串间隔

5d

2)选用*大刺激强度刺激,使刺激频率按161116212631 Hz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*全强直收缩和*全强直收缩(图2-2-3)。

2-2-3 骨骼肌单收缩和复合收缩曲线

【实验结果】

骨骼肌收缩包括收缩和舒张两个时期,测量值主要有:峰值(*大值)、张力增量(发展张力)、收缩新时期和舒张1/2间期(图2-2-4)。

1.     统计全班各组的结果,以平均值±标准差表示,绘制不同刺激强度与腓肠肌收缩张力增量的关系曲线。

2.     统计全班各组的结果,以平均值±标准差表示,绘制不同刺激频率与腓肠肌收缩张力增量(*大时)的关系曲线。

3.     将观察到的结果打印输出或描画于实验报告上。

【注意事项】

1.     在制备离体神经肌肉标本及实验操作过程中,要不断滴加林格液,以防标本干燥而丧失正常生理活性。

2.     操作过程中应避免大力牵拉和手捏神经或夹伤神经、肌肉。

3.     每次刺激之后须让肌肉有休息时间,特别是在观察刺激频率的影响时。

4.     找准*大刺激强度,不能刺激过强而损伤神经。

5.     实验过程中保持换能器与标本连线的张力不变。

【思考题】

1.     为什么在预定范围内增加刺激强度,骨骼肌收缩力增加?

2.     为什么刺激频率增加时,肌肉收缩幅度也增大?

3.     兴奋是如何通过神经肌肉接头处的?如果刺激直接施加在肌肉上会出现什么现象?

原创作者:安徽耀坤生物科技有限公司

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