2-不同强度和频率的刺激对蟾蜍离体肌肉收缩的影响

不同频率电刺激对离体蟾蜍腓肠肌收缩的影响

摘要【目的】在刺激时间和强度变化率恒定的条件下，不同频率的电刺激对蟾蜍肌肉收缩的影响。【方法】用张力换能器将肌肉收缩的机械变化转变为电变化，用生物信号采集处理系统，通过设定不同频率参数对激蟾蜍坐骨神经进行刺激，记录分析数据结果。【结果】在一定刺激强度下，一定范围内蟾蜍腓肠肌的收缩力随刺激频率的增大而增大；刺激频率到达某一值之后，收缩力不发生明显改变；再继续增大刺激频率，其肌肉收缩力会减小，出现疲劳状态。【结论】当刺激频率较小，刺激的间隔大于一次肌肉收缩舒张的持续时间，则肌肉收缩表现为一连串的单收缩；增大频率刺激，使刺激的频率大于一次肌肉收缩的时间、小于一次肌肉收缩舒张的持续时间，则肌肉产生不完全强直收缩；继续增加刺激频率，使刺激的时间小于一次肌肉收缩时间，则肌肉出产生完全强直收缩。

关键词频率；电刺激；离体蟾蜍腓肠肌；单收缩；不完全强直收缩；强直收缩收缩

引言肌肉、神经和腺体组织称为可兴奋组织，它们有较大的兴奋性。不同组织、细胞的兴奋表现各不相同，神经组织的兴奋表现为动作电位，肌肉组织的兴奋主要表现为收缩活动。因此，观察肌肉是否收缩可以判断它是否产生了兴奋。一个刺激是否能使组织发生兴奋，不仅与刺激形式有关，还与刺激时间、刺激强度、强度-时间变化率三要素有关。此实验通过观察所用电刺激强度与腓肠肌收缩曲线的关系，从而明确阈下刺激，阈上刺激，最适刺激，单收缩，复合收缩等概念以及更好的分析不同刺激频率对骨骼肌收缩形式的影响。[1]

1．材料和方法

1.1实验材料

1.1.1 实验动物：蟾蜍

1.1.2实验仪器：蛙类手术器械（手术剪、手术镊子、玻璃解剖针、粗剪刀、毁髓针）、粗棉线、滴管、微调固定器、张力换能器、微机生物信号采集处理系统1.1.3实验药品：任氏液

1.2实验方法

1.2.1毁脑脊髓取蟾蜍一只，用自来水冲洗干净。左手握蛙，用食指下压头

部前端，拇指按压背部，使头前俯。中指与无名指夹其前肢，无名指与小指夹其后肢，使整个躯干做最大屈曲。把探针自枕骨大孔处垂直刺入，到达椎管，即将探针改变方向刺入颅腔，向各侧不断搅动，彻底捣毁脑组织；再将探针原路退出，刺向尾侧，捻动探针使其逐渐刺入整个椎管内，完全彻底捣毁脊髓。脊髓破坏完全的标志是：下颌呼吸运动消失，反射消失，四肢松软。[1]

1.2.2剪除躯干上部及内脏和剥皮用粗剪刀在骶髂关节前1厘米处剪断脊柱，握住蟾蜍下肢，沿躯干两侧（避开坐骨神经）剪开腹壁。此时躯干上部及内脏即全部下垂。剪除全部躯干及内脏组织，弃于盆中。用圆头镊子夹住脊柱，注意不要碰到坐骨神经，捏住皮肤边缘，逐步向下牵拉剥离皮肤。将全部皮肤剥除后，把标本置于盛有任氏液的培养皿中。实洗净双手和用过的全部手术器械。

1.2.3分离两下肢：避开坐骨神经，用粗剪刀从背侧剪去骶骨，然后沿中线将脊柱剪成左右两半，再从耻骨联合中央剪开，将已分离的标本浸入盛有任氏液的培养皿中。

1.2.4游离坐骨神经取出一下肢，用蛙钉固定于蛙板上，固定时要注意，坐骨神经和腓肠肌朝上。先用玻璃分针沿脊柱侧游离坐骨神经腹腔部，然后循股二头肌和半膜肌之间的坐骨神经沟，纵向分离暴露坐骨神经之大腿部分直至腘窝，在分离过程中，把神经周围的结缔组织去除干净，并把神经的细小分支剪断，但要注意不要用金属器械碰触神经，也不要对神经过度牵拉。实验期间应不断滴加任氏液使神经保持湿润。

1.2.5坐骨神经腓肠肌标本制作用玻璃分针游离腓肠肌，并在下面穿线，在跟腱处打结。在结扎线的下方剪断跟腱，在膝关节处把除腓肠肌外的小腿其他部分剪除。注意保持完整的腓肠肌。用棉线在靠近脊柱的位置结扎坐骨神经，并在结扎线的上方剪断神经，用眼科剪剪断坐骨神经的全部分支。从腘窝处开始剪掉大腿所有的肉，尽量把股骨刮干净，在膝关节上至少1cm处剪去上段股骨。将标本浸入任氏剂的培养皿中。

1.2.6实验装置与仪器连接将标本股骨残端固定在肌槽上的小孔内，然后将腓肠肌跟腱的扎线固定在张力换能器悬臂梁上，不宜太紧，并保持此连线与桌面垂直，调节微距调节器，再将神经置于肌槽的刺激电极上，用任氏剂保持标本湿润。将刺激电极插入微机上的刺激输入孔，张力换能器与微机相应通道相连。

1.2.7先给神经一个最小单刺激后，观察肌肉是否收缩，如果没有收缩就渐加刺

激强度，直到肌肉开始收缩，不断增加刺激强度，观察肌肉收缩和刺激强度的关系，找到最适刺激强度。

1.2.8把刺激强度调节到最适刺激强度，采用自动频率递增刺激方式（频率增量为5HZ，组间延时为8s时），连续记录不同频率时的肌肉收缩曲线，观察不同频率时的肌肉收缩形态和张力变化。

2.实验结果

图一不同频率的电刺激对蟾蜍离体腓肠肌收缩的影响

3.实验讨论

3.1刺激强度到达阈刺激时腓肠肌开始收缩，在最大刺激收缩力前随刺激强度增大而增大，到达最大刺激强度后，收缩力不发生明显改变；在最大刺激强度条件下，某较小频率使腓肠肌发生单收缩，频率增大到，单收缩变为不完全强直收缩，频率继续增大，不完全强直收缩变为完全强制收缩。不同的腓肠肌其阈刺激，最大刺激均存在差异；其单收缩，不完全强直收缩和完全强直收缩所要频率也不尽相同。

3.2肌肉单收缩时，胞浆内钙离子浓度升高的持续时间太短，被激活的收缩蛋白尚未产生最大张力时，胞浆钙离子浓度即已开始下降，单收缩产生的张力不能达到胞浆内钙离子浓度相应的最大张力。强直收缩时，肌细胞连续兴奋，引起终池中的钙连续释放胞浆内的钙离子浓度持续升高，使肌肉未完全舒张或舒张时进一步收缩，使收缩张力逐渐增大，完全强直收缩时收缩张力达到了一个稳定的最大值。

3.3离体蟾蜍腓肠肌受到连续刺激后出现疲劳现象是因为短时间剧烈运动时出现

的疲劳，往往与细能源物质的消耗以及乳酸等代谢产物的堆积这些外周的因素有关。H+与Ca2+竞争肌钙蛋自上的结合位点，减少了肌钙蛋白的激活率，影响了横桥的形成此外，此外H+浓度升高也会抑制钠泵的活力，使横桥摆动所需能量不足。[2]

4.实验结论

当刺激频率较小，刺激的间隔大于一次肌肉收缩舒张的持续时间，则肌肉收缩表现为一连串的单收缩；增大频率刺激，使刺激的频率大于一次肌肉收缩的时间、小于一次肌肉收缩舒张的持续时间，则肌肉产生不完全强直收缩；继续增加刺激频率，使刺激的时间小于一次肌肉收缩时间，则肌肉出产生完全强直收缩。

5.参考文献

[1] 陆源，林国华，杨午鸣.机能学实验教程[M].北京：科学出版社.2005

[2]吕荣上，姜文凯.神经一肌肉疲劳的生理学研究进展[J].体育与科

学.2001,(22):34-36.