实验结果：刺激强度、频率对骨骼肌收缩有何影响？

【目的与原理】 蛙或蟾蜍的离体组织生活条件简单、易控制，常用其神经肌肉标本研究兴奋性、肌肉收缩的特点等。兴奋性的衡量指标用阈值。有效刺激须有一定的强度和时间。肌肉收缩强度与兴奋的肌细胞数目成正相关，因此，整块肌肉对刺激的反应不表现“全或无”，而是表现出在一定范围内肌肉收缩力与刺激强度成正比的关系。引起最大反应的最小刺激强度称为最适强度，该刺激为最适刺激。

在一定的刺激强度下，不同的刺激频率可使肌肉出现不同的收缩形式：①如果刺激的间隔时间大于肌肉收缩的收缩期与舒张期之和时，刺激引起肌肉出现一连串的单收缩；②随刺激频率增加，刺激间隔时间缩短，如果刺激的间隔时间大于收缩期但小于收缩期与舒张期之和时，则后一刺激引起的肌肉收缩落在前一刺激引起收缩过程的舒张期内，描记出锯齿状的不完全强直收缩波；③如果刺激的间隔时间小于收缩期，则后一刺激引起的肌肉收缩落在前一刺激引起收缩的缩短期内，各次收缩可以融合而叠加，锯齿波消失出现完全强直收缩。实验要达到以下目标：

（1）学会制备蛙腓肠肌标本，观察与分析不同刺激强度时骨骼肌的收缩反应，从而了解阈下刺激、阈刺激、阈上刺激、最适刺激，加深理解和掌握刺激、反应和兴奋性的概念及关系。

（2）观察不同刺激频率对骨骼肌收缩形式的影响，了解实验情况下产生强直收缩的方法，理解刺激频率与骨骼肌收缩反应之间的关系。

（3）学习使用微机BL-410或420生物信息采集、处理系统软件。

【用品】 蛙或蟾蜍：蛙类解剖器械1套、计算机生物信息采集和分析、处理系统；刺激电极；肌肉张力换能器；铁支架；双凹夹；林格液；小烧杯；滴管；线等。

【步骤】

1.制备蛙腓肠肌标本

（1）破坏脑脊髓：方法见实验四。

（2）剪开一侧下肢皮肤，暴露腓肠肌。脚趾部与股骨部用蛙钉固定于蛙板上。

（3）在跟腱下穿一丝线并结扎，在远端剪断跟腱。

（4）将结扎跟腱的线提起，用细剪使腓肠肌与胫骨分离。

2.标本与仪器的连接　垂直提起腓肠肌上的结扎线，连接于肌张力换能器的取压头小孔上，将换能器输出连于计算机的输入通道，刺激电极固定在铁夹上，使其与腓肠肌接触良好，刺激电极的连线接于计算机程控刺激器输出端。

【项目及结果观察】

1.实验观察项目(www.xing528.com)

（1）刺激强度和肌肉收缩的关系：打开计算机等待自动进入智能型生物信息采集处理系统主页，用鼠标在空白处双击后进入主界面。单击顶级菜单“实验项目”时，下拉式菜单将弹出。这时当你选中肌肉神经实验，则会向右弹出具体实验的子菜单，选定“刺激强度与反应的关系”项单击，界面上出现参数选择对话框，根据实验需要填入合适的数据后单击确定便进入实验的监视。实验方式最好点击程控。

生物信号的观察：信号通道窗口可见当刺激器的电压强度调到最小，给予肌肉刺激时，肌肉未出现收缩反应，逐个增加刺激强度，当刺激刚好能使肌肉收缩，此时的刺激强度为该标本的阈强度或阈值，此时的刺激就是阈刺激。在此之前的刺激均为阈下刺激。达到阈值后再逐个增大刺激强度，肌肉收缩的幅度也随之增大（因兴奋的肌细胞数目随之增多）。直至连续几次收缩的幅度不在增大时（此时兴奋的肌细胞数目已达到最多），引起最大收缩的最小的一个刺激即最适刺激。

（2）刺激频率与反应的关系：单击顶级菜单“实验项目”，在肌肉神经实验中选定“刺激频率与反应的关系”项单击，出现对话框后，填入合适的数据（如单收缩、不完全强直收缩和完全强直收缩的刺激频率的设置可以分别是1次/秒、6次/秒、20次/秒）并单击现代或经典实验，便进入实验的监视。

生物信号的观察：选择的实验类型不同，将记录出不同形式的实验结果（如果选择的是经典实验是指以对话框中设置的刺激强度和频率进行刺激，只画出三组图形；若选择的是现代实验，它是指刺激强度不变，每次刺激频率递增量按设置的量一次次递加，画出许多组图形）。为了把图形做得满意，可根据实验图形调节对话框的数据。经典实验主要是调节三种收缩形式的刺激频率（Hz）和刺激强度（V）；现代实验主要是进行刺激强度和刺激频率增量即频率阶梯的设置。调节或设置好后，即可记录出几个单收缩曲线和一段不完全强直收缩和完全强直收缩的曲线。

2.实验结果处理　将实验结果进行图形剪辑，并在剪辑页上书写实验标题，标出阈强度、最适刺激强度、单收缩、不完全强直收缩、完全强直收缩。练习实验人员名单输入、存盘及打印设置等操作。

【注意事项】

（1）避免用手指和金属器械接触和夹持标本，避免损伤神经，并常滴林格液湿润肌肉，放置标本时要保持其自然长度。

（2）随时保持刺激电极与腓肠肌的良好接触，实验中要避免只有一根电极接触。

（3）每次连续刺激一般不要超过3～4 s。单刺激或连续刺激后，让肌肉短暂休息0.5～1min，以免肌肉疲劳。

【思考题】

1.实验过程中组织的阈值是否会改变？为什么？

2.一定范围内刺激强度增加，肌肉收缩的幅度有何变化？为什么？

3.随着刺激频率的增高，肌肉收缩的形式有何变化？为什么？

4.神经干的兴奋是如何引起肌细胞收缩的？