1、 1 改变频率的刺激对蟾蜍坐骨 经 神的影响 【 关键词 】 摘要；目的；材料；方法；结果；讨论；文献 【 摘要 】 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，用方形电脉冲刺激组织，则组织兴奋只与刺激强度、刺激时间有关。用方形电脉冲刺激组织，在一定的刺激时间（波宽）下，刚 能引起组织发生兴奋的刺激称为阀刺激，所达到的刺激强度为阀强度，能引
2、起组织发生最大兴奋的最小刺激，称为最大刺激，相应的刺激强度叫最大刺激强度；界于阀刺激和最大刺激间的刺激称为阀上刺激，相应的刺激强度称为阀上刺激强度。 刺激神经使神经细胞产生兴奋，兴奋沿神经纤维传导，通过神经肌接头的化学传递，使肌肉终板膜上产生终板电位，终板电位可引起肌肉产生兴奋（即动作电位），传遍整个肌纤维，再通过兴奋 -收缩耦联使肌纤维中粗、细肌丝产生相对滑动，宏观上表现为肌肉收缩。肌肉收缩的形式，不仅与刺激本身有关，而且还与刺激频率有 关。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；增大刺激频率，是刺激的间隔大于一次肌肉收缩的收缩时间、小于一次
3、肌肉收缩的持续时间，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。 【 目的 】 观察在刺激时间强度变化率恒定的条件下，不同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的换能器的使用。 【 材料 】 蟾蜍或蛙，任氏液，微调固定器，张力换能器，微机生物信号采集处理系统。 【 方法 】 1毁脑脊髓 取蟾蜍一只，用左手握住，以食指压其头部前端使头部尽量前俯 (图10-2-1)，右手持探针自枕骨大孔处垂直刺入，到达椎管，并将探针改变方向刺向颅腔，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，捻动探针使逐渐刺入整个
4、椎管内，捣毁脊髓。此时蟾蜍下颌呼吸运动应消失，四肢松软，即成为一毁脑脊髓的蟾蜍。否则须按上法再行捣毁。 2 2蟾蜍坐骨神经腓肠肌标本制备 （ 1）剥去一侧下肢自大腿跟部起的全部皮肤，然后将标本俯卧位固定于蛙板上。 （ 2）在大腿背内侧的股二头肌与半膜肌之间，纵向分 离坐骨神经至膝关节处，并在神经下 穿线备用。然后分离腓肠肌的跟腱，穿线结扎，并连同扎线将跟腱剪下，一直将腓肠肌分离 至膝关节。在膝关节旁钉一大头针，折弯压住膝关节，至此在体标本制备完成。 3刺激及记录装置连接 （ 1）将腓肠肌跟腱的扎线固定在机械换能器弹簧片上，不宜太紧，此连线应与桌面垂直。 （ 2）把穿好线的坐骨神经轻轻提起，放在
5、刺激电极上，应保证神经与刺激电极接触良好。 （ 3）换能器的输出端与 PcLab 生物信号采集处理系统的输入通道 2 相连。 PcLab生物信号采集处理系统的使用方法参阅附录 5。 （ 4） PcLab 参数设置 ： 刺激频率对骨骼肌收缩的影响处理 记录方式：连续记录；存盘方式：连续存盘；输入方式： DC；采样速率： 15ms； 放大倍数： 50 100。 刺激波宽： 0.05 0.1ms 可调；刺激强度： 0.1 2V 手动可调；刺激方式：连续； 频率调节：手动或自动。 观察项目 1、开始采样，点击“刺激”按钮，系统开始工作，适当调整放大倍数， X、 Y轴压缩比，使肌肉收缩产生的张力与刺激波
6、形图至最佳观察形态。 2、用最大刺激 频率 的连续电脉冲刺激，使刺激频率按 1 Hz、 2 Hz、 5 Hz、 10 Hz、15 Hz、 20 Hz、 25 Hz、 30 Hz 逐渐增加（或刺激间隔逐渐减小），分别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变化。 如采用自动频率方式，起始频率 1Hz，结束频率 30Hz，步长 1Hz，刺激持续时间1s。 3文件存盘：按下“停止”按钮，选中菜单栏“文件”主菜单栏下的“另存为”，将当前波形曲线另外取文件名存至硬盘。 4、观察测量：按下快捷工具栏中的“观察”快捷键，出现并移动十字光标，即显示当前位置参数，即可测量舒张期张力、收缩期张力、收
7、缩期及舒张期时间，刺激强度、收缩期 dT/dt。 5、计算打印：在收缩波形的起止间拖动鼠标，选中图形，点击“处理窗”并打印。即可完成全部实验。 结果处理 绘制刺激频率与肌肉收缩张力曲线。原始数据列表。打印刺激频率与肌肉收缩张力曲线图并进行标注。 3 注意 1.如果肌肉在未给刺激时即出现挛缩，是由于漏电等原因引起，需检查电器接地是否良好。 2.要将制备好的坐骨神经腓肠肌标本先放在任氏液中浸泡一段时间。 3.在肌肉收缩后，应让肌肉休息一定时间再作下一次刺激，特别是在观察刺激频率的影响时。 4.实验过程中保持换能器与标本连线的张力保持不变。 【 结果 】 图 1 【 讨论 】 1. 以最大刺激电压的
8、连续脉冲刺激坐骨神经干，刺激波的间隔时间大于单收缩的持续时间，肌肉收缩波呈现与刺激频率相同的单收缩波；刺激波间隔小于单收缩的持续时间，肌肉收缩波发生融合（总和），融合发生于舒张期，出现不完全强直收缩；融合发生于收缩期，出现完全强直收缩波，但神经干动作电位不发生融合。随着刺激波间隔的减少，腓肠肌收缩张力也逐渐增大，强直收缩产生的张力显著大于单收缩。肌肉单收缩时，胞浆内 Ca2+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 Ca2+浓度即已开始下降，单收缩产生的张力不 能达到胞浆内 Ca2+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 Ca2+
9、浓度持续升高，使肌肉未完全舒张或未舒张时进一步收缩，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。 2. 腓肠肌大多数是快颤搐型肌纤维，支配腓肠肌收缩的神经是 A 阿尔法纤维， A 阿尔法纤维的直径有很大差异，其所支配的运动单位的肌纤维兴奋并发生收缩，刺激强度逐渐增大，坐骨神经干重兴奋张力也增加，兴奋和收缩的运动单位增加，其所募集的收缩张力也增加。刺激电压达到使支配腓肠肌的 A 阿尔法纤维全部兴奋，腓 肠肌全部的运动单位增加都兴奋并收缩，收缩张力达单收缩最大值。 3. 神经干动作电位不具有“全或无”性质 刺激电压从 Uth 增加至 Umax，4 神经干动作电位振幅随刺激电压
10、增加而增高。神经干动作电位不具有“全或无”性质。坐骨神经干为不同类型的神经纤维组成，各个类型纤维的兴奋性水平不同 1，在一个有限的范围内神经干动作电位的大小与刺激的强度成比例 2 。 4. 神经冲动的传导速度 蛙神经冲动的传导速度在 20时约为每秒 30 米 3 ，本实验所测得的蟾蜍坐骨神经干动作电位的传导速度为 . 5. 神经具有双向传导兴奋的能 力 刺激蟾蜍坐骨神经干中枢端，可在其末梢端引导出动作电位，反之也然，由此可以证明离体蟾蜍坐骨神经具有双向传导兴奋的能力。 6. BAP 的形成机制 在两引导电极间夹伤神经，神经冲动传导被阻断，双相动作电位负相波消失，形成一相正波，于此可见，双相动作
11、电位是神经冲动先后通过两个引导电极形成的，冲动通过第 1 个电极，形成动作电位的正相波，冲动通过第 2 个电极，形成动作电位的负相波。 7. BAP 正、负相振幅时程差异的机制 在两引导电极间夹伤神经，神经冲动传导被阻断，双相动作电位负相波消失，形成的单相动作电位时程显著长于双相动 作电位正相时程，单相动作电位振幅大于等于双相动作电位正相振幅。即负相波的存在，使双相动作电位正相波的时程和振幅减小，据此可以推测，正相波与负相波在时间轴上重叠，正相波和负相波叠加，叠加发生在正相波去极期，负相去极波与正相复极波叠加，负相波振幅减小，正相波时程缩短。因此双相动作电位正相波大于负相振幅，正相时程短于负相时程。 8. 细胞外高钾对神经兴奋性的影响 3mol KCl 处理神经，动作电位消失，这表明神经冲动传导被阻断。根据离子学说，动作电位是由胞外钠离子通过钠通道内流形成的，细胞外高钾使膜电位升高，膜电位 高于阈电位时，钠通道失活，产生去极化阻滞，神经的兴奋性丧失。 【 参考文献 】 D.J.AIDLEY.可兴奋细胞的生理。学科学出版社。北京。 1983.9 第一版。P275、 P61 Mary A.B.勃雷兹尔 .神经系统
