刺激强度和刺激频率对骨骼肌收缩的影响
刺激强度和刺激频率对骨骼肌收缩的影响
【摘要】为了观察在刺激时间、强度变化率恒定的条件下，不同强度和频率的电刺激对肌肉收缩的影响，学习微
机生物信号采集处理系统和换能器的使用，我们制备了蟾蜍坐骨神经腓肠肌标本，用不同刺激强度和频率刺激神经使神经细胞产生兴奋，标注刺激强度、刺激频率与肌肉收缩曲线记录图，发现兴奋的产生与刺激强度有关，在本次标本中，0.09V 为阈强度，0.14V 为最大刺激强度，肌肉收缩形式与刺激频率有关，本次标本在3.0Hz 时出现单收缩，7.0Hz 时出现不完全强直收缩，21.0Hz 时为强直收缩。 关键词刺激强度、刺激频率、肌肉收缩、阈刺激、最大刺激、单收缩、不完全强直收缩、强直收缩
1实验材料和方法
1.1实验材料
1.1.1实验动物
蟾蜍（浙江中医药大学实验动物中心）
1.1.2实验材料和器械
培养皿；任氏液；镊子；蛙钉；金属探针；玻璃分针；锌-铜弓；粗剪刀；手术剪；蛙板；玻璃板；刺激电极；张
力换能器；BB-3G 标本屏蔽盒；一维位移微调器；实验支架；微机生物信号采集处理系统
1.2实验方法
1.2.1毁脑脊髓：用金属探针自枕骨大孔处毁蟾蜍脑脊髓。
1.2.2剪除躯干上部和内脏：用粗剪刀在颅骨后方剪断脊柱，剪除全部躯干上部及内脏组织，弃于瓷盆内。
1.2.3剥皮：避开神经，将全部皮肤剥除，并将标本置于盛有任氏液的培养皿中。
1.2.4 分离双腿：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，并将已分离的标本浸入盛有任氏液的培养皿中。
1.2.5 游离坐骨神经：取腿一条，先用玻璃分针沿脊柱侧游离坐骨神经腹腔部，然后用蛙钉将标本背位固定于干
净蛙板上。用玻璃分针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，直至分离至腘窝胫神经分叉处。然后剪段股二头肌腱、半肌腱和半膜肌肌腱，并绕至前方剪断股四头肌腱，自上向下剪断所有坐骨神经分支，将连着3、4节椎骨的坐骨神经分离出来。
1.2.6完成坐骨神经小腿标本：用粗剪刀自膝关节周围向上剪除并刮净所有大腿肌肉，在距膝关节约1cm 处剪断
股骨。
1.2.7 完成坐骨神经腓肠肌标本：用尖头镊子在上述坐骨神经腓肠肌标本的跟腱下方穿孔，穿线结扎之。提起结
扎线，在结扎线下方剪断跟腱，用粗剪刀沿水平方向伸进腓肠肌和小腿之间，在膝关节处剪断，与小腿其余部分分离。将标本浸入盛有新鲜任氏液的培养皿中待用。
1.2.8 实验系统连接和参数设置：张力换能器的输出端与生物信号采集处理系统的输入第一通道相连，刺激输出
接标本盒刺激电极，启动RM6240系统软件。
1.2.9 将蟾蜍坐骨神经腓肠肌标本的股骨插入标本盒的固定孔中，旋转固定螺钉固定标本，腓肠肌的跟腱结扎线
系于张力换能器的悬臂梁上，此连线应与桌面垂直。坐骨神经放在刺激电极上，保持神经与电极接触良好。
1.2.10 观察刺激强度对骨骼肌收缩的影响：①刺激方式：单次，刺激波宽：0.1ms 。②开始记录，按“刺激“按
钮，刺激强度从0.1V 逐渐增大，强度增加0.01~0.05V，连续记录肌肉收缩曲线，刺激强度增加至肌肉出现最大收缩反应。③测量每一次刺激强度所对应的肌肉收缩张力，确定阈强度和最大刺激强度。
1.2.11 观察刺激频率对骨骼肌收缩的影响：①刺激方式：最大刺激强度，波宽：0.1ms ，频率递增。
②刺激频率逐渐增加，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
实验名称：刺激强度对骨骼肌收缩的影响实验日期：2016-09-22
实验人员：厉瑶，罗伊扬，曹佳城，方鸽
实验评注：刺激强度对骨骼肌收缩的影响
0.09V 为阈强度，0.14V 为最大刺激强度
实验名称：刺激频率对骨骼肌收缩的影响实验日期：2016-09-22
实验评注：刺激频率对骨骼肌收缩的影响
在频率为3.0Hz 时出现单收缩，在频率为7.0Hz 时出现不完全强直收缩，在频率为21.0Hz 时为强直收缩。 3实验讨论（见后面）
4实验结论
本次试验主要制备了蟾蜍坐骨神经腓肠肌标本，并观察了在刺激时间、强度变化率恒定的条件下，不同强度和频率的电刺激对肌肉收缩的影响，我们组实验比较成功，实验结果也比较满意。通过我们的实验结果，我们发现当刺激强度为0.09V 时刚能引起标本组织发生兴奋，当刺激强度达到0.14V 时出现最大刺激。肌肉收缩形式与刺激频率有关，当刺激频率较小，刺激间隔大于一次肌肉收缩舒张的持续时间，则肌肉收缩表现为单收缩；增大刺激频率，使刺激的间隔大于一次肌肉收缩的收缩时间，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，使刺激的间隔小于一次肌肉收缩的收缩时间，则肌肉产生完全强直收缩。本次标本在频率为3.0Hz 时出现单收缩，在频率为7.0Hz 时出现不完全强直收缩，在频率为21.0Hz 时为强直收缩。
5 参考文献
[1]陆源, 孙霞，饶芳. 机能学实验教程[M].第三版. 北京:科学出版社,2016:125-132.
3 实验讨论