骨骼肌单收缩刺激强与反应

骨骼肌收缩实验

（1）本文档共48页；当前第1页；编辑于星期二\22点57分肌肉标本收缩的描记及单收缩的分析刺激的强度对骨骼肌收缩的影响实验内容实验要求进一步学习、掌握刺激器的使用；熟习张力传感器的使用。

本文档共48页；当前第2页；编辑于星期二\22点57分实验的背景知识与实验原理

1.肌肉标本收缩现象的描记

利用刺激器可诱发蛙的离体神经肌肉标本发生兴奋收缩现象，可利用适当的参数和图形，客观、详细、准确地描述肌收缩的生理现象与随时间变化的过程。

本文档共48页；当前第3页；编辑于星期二\22点57分本文档共48页；当前第4页；编辑于星期二\22点57分骨骼肌受到一次短促的阈上刺激时，先是产生一次动作电位，紧接着出现一次机械收缩，称为单收缩。收缩的全过程可分为潜伏期、收缩期和舒张期。在一次单收缩中，肌峰电位的时程（相当于绝对不应期）仅1～2毫秒，而收缩过程可达几十甚至上百毫秒（蛙的腓肠肌可达100毫秒以上）。本文档共48页；当前第5页；编辑于星期二\22点57分本文档共48页；当前第6页；编辑于星期二\22点57分2.张力换能器

换能器是一种能将机械能、化学能、光能等非电量形式的能量转换为电能的器件或装置，并线性相关。利用理化性质和理化效应制成的换能器种类繁多，原理各异。

本文档共48页；当前第7页；编辑于星期二\22点57分张力换能器是一种能把非电量的生理参数如力、位移等转换为电阻变化的间接型传感器，属于电阻应变式传感器。通常由弹性元件、电阻应变片和其他附件组成。本文档共48页；当前第8页；编辑于星期二\22点57分张力换能器本文档共48页；当前第9页；编辑于星期二\22点57分弹性元件采用金属弹性悬梁，可根据机械力的大小选用不同厚度的弹性金属。弹性悬梁的厚度不同，张力换能器的量程亦不同。两组应变片R1、R4及R2、R3分别贴于梁的两面。两组应变片中间接一只调零电位器，并用5～6V直流电源供电，组成差动式的惠斯登桥式电路（非平衡式电桥），如图所示。本文档共48页；当前第10页；编辑于星期二\22点57分图.JZ100型张力换能器结构示意图本文档共48页；当前第11页；编辑于星期二\22点57分惠斯登桥式电路本文档共48页；当前第12页；编辑于星期二\22点57分图.张力换能器应变片粘贴示意图输出电压值与应变片所受力的大小成正比，即力的变化转换成电桥输出电压的变化。此电信号经过记录仪器的放大处理，就能描记出肌肉收缩变化的过程。本文档共48页；当前第13页；编辑于星期二\22点57分

实验时，根据测量方向将换能器用“双凹夹”固定在合适的支架上。但由于双凹夹在支架上移位不方便，很难在小范围内做出精细的移位；移位不当，可能引起标本的损伤和换能器的损坏。

故现多采用“一维微调固定器”，由上下位置调节钮控制，可在小范围内（上下）精细的移位。这不仅方便了实验操作，也有利于前负荷的控制。本文档共48页；当前第14页；编辑于星期二\22点57分本文档共48页；当前第15页；编辑于星期二\22点57分

测量的方向，即力与位移的方向，要与张力换能器弹性悬梁的前端上下移动的方向保持一致（即与横梁成90度）。使能量转换和线性关系良好，符合张力换能器设计与使用上的要求。本文档共48页；当前第16页；编辑于星期二\22点57分张力换能器在使用中要注意：（1）记录肌肉收缩类实验指标时，张力换能器金属弹性悬梁外露的前端向下移位（下拉），收缩曲线为正立的，即肌收缩时，基线上移，舒张时下移，较为符合一般描记观察的习惯。本文档共48页；当前第17页；编辑于星期二\22点57分

一般张力换能器的调零电位器设计为暗调节，为了方便使用，其暗调节孔朝上，故张力换能器有暗调节孔的一面为上。本文档共48页；当前第18页；编辑于星期二\22点57分

（2）在使用时，不能用手牵拉弹性梁和超量加载。张力换能器的弹性梁屈服极限为规定量程的2～3倍，如50g量程的张力换能器，在施加了150g力后，弹性悬臂梁将不能恢复其形变，换能器被损坏。

（3）防止水进入换能器内部。张力换能器内部没有经过防水处理，水滴入或渗入换能器内部会造成电路短路，损坏换能器。（4）换能器与记录仪或生理信号采集处理系统配合使用时，为了精确测量，需要调零和定标（自动平衡类产品不需换能器调零）。本文档共48页；当前第19页；编辑于星期二\22点57分3.影响骨骼肌收缩效能的因素

肌细胞最本质的功能是将化学能转变为机械功，产生张力和缩短。肌肉收缩效能（performancecontraction）表现为收缩时产生的张力和/或缩短程度（shortening），以及产生张力或缩短的速度（velocity）。横纹肌的收缩效能由收缩前或收缩时承受的负荷、自身的收缩能力和总和效应等因素决定的。（所谓总和指骨骼肌收缩的叠加效应）本文档共48页；当前第20页；编辑于星期二\22点57分

通过收缩的总和，骨骼肌可快速调节其收缩强度，而心肌则不会发生总和。由于在体的骨骼肌的收缩是受神经控制的，故收缩的总和是在中枢神经系统的调节下完成的。它有两种形式，即运动单位数量的总和与频率效应的总和。本文档共48页；当前第21页；编辑于星期二\22点57分本文档共48页；当前第22页；编辑于星期二\22点57分本文档共48页；当前第23页；编辑于星期二\22点57分本文档共48页；当前第24页；编辑于星期二\22点57分4.刺激强度与骨骼肌收缩反应

利用电脉冲刺激离体的神经肌肉标本，可观察到收缩总和的现象。实验证明刺激增加，参与收缩的运动单位增加，收缩的强度亦增加。刺激支配腓肠肌的坐骨神经或直接刺激腓肠肌时，不同的刺激强度会引起肌肉的不同反应。当全部肌纤维同时收缩时，则出现最大的收缩反应。这时，即使再增大刺激强度，肌肉收缩的力量也不再随之加大。可以引起肌肉发生最大收缩反应的最小刺激强度为最适刺激强度。本文档共48页；当前第25页；编辑于星期二\22点57分实验操作一、制备标本二、实验装置三、实验观察与记录

1.单收缩的分析记录2.刺激强度与收缩反应本文档共48页；当前第26页；编辑于星期二\22点57分一、剥制坐骨神经-腓肠肌标本本文档共48页；当前第27页；编辑于星期二\22点57分二、连接装置和仪器设备本文档共48页；当前第28页；编辑于星期二\22点57分肌动器双凹夹本文档共48页；当前第29页；编辑于星期二\22点57分本文档共48页；当前第30页；编辑于星期二\22点57分本文档共48页；当前第31页；编辑于星期二\22点57分本文档共48页；当前第32页；编辑于星期二\22点57分生理信号采集系统刺激输出换能器腓肠肌肌槽（板）刺激与骨骼肌收缩实验装置示意图本文档共48页；当前第33页；编辑于星期二\22点57分换能器正面（贴标签面或有平衡暗调节孔的一面）向上。一维微调器实验装置图本文档共48页；当前第34页；编辑于星期二\22点57分一维微调器，可将夹持的换能器上下轻微移位。张力换能器结扎跟腱的线与换能器的悬梁端相连，并保持垂直。本文档共48页；当前第35页；编辑于星期二\22点57分

此线的延展性应小，尽量短些（15cm以内），并适当绷紧。松紧程度视零点偏移而定，即不可偏离太大，且注意记录前调零（快速归零）。本文档共48页；当前第36页；编辑于星期二\22点57分

张力传感器与输入通道Ⅰ相联，输入信号类别选“张力”；调快扫描（走纸）速度；打开刺激菜单，采用阈上刺激参数作单刺激，对骨骼肌单收缩进行记录。放大器的放大倍数（灵敏度）应适当进行调节，防止波形出现“削顶”。若记录曲线的基线严重偏离，应对记录系统“调零”（传感器）。

1.单收缩的分析记录三、实验观察与记录本文档共48页；当前第37页；编辑于星期二\22点57分

2.刺激强度与反应的关系

打开仪器系统的电源开关后，启动仪器的计算机软件界面，选择实验项目“刺激强度对骨骼肌收缩的影响”。调节延时至最小，波宽1ms，选择“强度递增单刺激方式”进行刺激。放大倍数一般设为10～20倍或灵敏度30g/div，滤波频率为100Hz，扫描速度为1.0s/div。放大倍数、滤波频率及扫描速度可根据实验的具体情况，在实验模块默认设置的基础上进行微调。本文档共48页；当前第38页；编辑于星期二\22点57分

极慢扫描速度下，大致相等时间间隔后，给以强度逐渐增加的单刺激（实验模式中的“强度递增刺激”

）。直到确定出最适刺激强度后，停止刺激。每一单刺激的方波，波宽不变，调节其电压幅度来改变刺激的强度。本文档共48页；当前第39页；编辑于星期二\22点57分①启动刺激，观察到出现肌肉的最小收缩。测量收缩幅度并记下刺激强度，此时的刺激强度为阈强度。②按相同间隔逐渐增加刺激强度，观察刺激强度与肌肉收缩反应的关系。③当刺激强度达到某一数值后，肌肉收缩幅度不再随刺激增加而升高。记录此时的收缩曲线和刺激强度。本文档共48页；当前第40页；编辑于星期二\22点57分起始刺激强度需要进行调节步幅需要进行调节本文档共48页；当前第41页；编辑于星期二\22点57分

强度递增刺激（单刺激）方式：仪器系统以程控方式设置的一种刺激方式，可在点击“开始刺激”后，按基本设置参数自动以强度递增方式发出刺激脉冲。即自动的每刺激一次，强度递增一次。刺激前，需确定初始刺激强度、组间延时，以及各组（次）刺激之间的强度增量。参数确定后，用鼠标单击刺激命令，系统即从初始刺激开始，按强度递增方式发出一组组刺激，各组刺激之间的周期由组间延时参数确定。本文档共48页；当前第42页；编辑于星期二\22点57分由“默认”改为“偏下”√本文档共48页；当前第43页；编辑于星期二\22点57分腓肠肌刺激强度与骨骼肌收缩反应的关系阈刺激最适刺激1-1.实验结果的纪录与分析本文档共48页；当前第44页；编辑于星期二\22点57分本文档共48页；当前第45页；编辑于星期二\22点57分

①选定实验项目后，在弹出的刺激器参数设置菜单中，首先将“强度递增刺激”模式改为“单刺激”，刺激波宽设为1ms，并将默认的刺激幅度适当调高。②点“开始采集”快捷键，查看显示屏上是否出现扫描线，进一步“调零”和调节“扫描速度”。③在连线扫描的基础上，点“刺激”键，给予标本单刺激，观察标本有无反应，显示屏上是否有收缩波出现。如果标本没有收缩反应，在确定标本活性正常的情况下，这时应一边增强刺激方波的电压（刺激强度），一边再刺激观察，同时要注意，仪器有无正常的刺激输出，刺激电极是否与标本接触良好。如果有收缩反应，却记录不出收缩波形，则应检查换能器、采集系统、信号输入连线等，并调节仪器灵敏度等参数，直到显示出收缩波形。④在确定仪器、标本、装置等均无问题，能记录到肌收缩波形的前提下，实验条件不变，进一步改变（减小）刺激电压，测出刺激的“阈值”。⑤将刺激参数调回“强度递增单刺激”的模式（组内刺激脉冲数为1），以稍低于“阈值”的刺激电压，作为起始刺激强度，再视标本活性的高低，调整好刺激递增的电压值（步幅），可调小一些，反之，可将“步幅”调大一些。实验观察记录前，按以下步骤进行预试：本文档共48页；当前第46页；编辑于星期二\22点57分注意事项1