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1、试验二：骨骼肌的单收缩与复合收缩及神经干动作电位、神经冲动传导速度、神经干不应期的测定【试验目的】试验人： 同组人： 了解肌肉收缩过程的时相变化 观看刺激强度和频率对骨骼肌收缩形式的影响 把握离体神经干动作电位的细胞外记录法及其根本波形的推断和测量。 把握神经干动作电位传导速度及其不应期的测定方法。【试验原理】 骨骼肌的单收缩与复合收缩肌肉兴奋的外在表现是收缩。当其受到一个阈上强度的刺激时，爆发一次动作电位，快速发生一次收缩反响，叫单收缩。单收缩曲线分为埋伏期、收缩期、舒张期三个时期。在确定范围内，肌肉收缩的幅度随刺激强度的增加而增大。当相继受到两个以上同等强度的阈上刺激时，因频率不同，下一次
2、刺激可能落在前一刺激所引起的单收缩的不同时期内，造成： 几个分别的单收缩：频率低于单收缩频率，间隔大于单 收缩时间 收缩的总和强直收缩： 不完全强直收缩：后一收缩发生在前一收缩的舒张期 完全强直收缩：后一收缩发生在前一收缩的收缩期内，各收缩不能分开，肌肉维持稳定的收缩状态。 神经干动作电位、神经冲动传导速度、神经干不应期的测定n 神经干是由很多神经纤维组成的，神经兴奋的标志是动作电位。在确定范围内神经 干动作电位的幅度随刺激强度的增加而增大，这是由于各神经纤维兴奋性的不同， 虽然每条纤维动作电位产生都遵守“全或无”的方式，但神经干动作电位记录到的是 多个兴奋阈值、传导速度和振幅各不一样的动作电
3、位的总和，为一个复合动作电位， 所以不存在阈强度，也不表现为“全或无”的特征。依据引导方法的不同双极引导 或单极引导，可分别得到双相、单相动作电位。n 动作电位在神经纤维上的传导有确定的速度。不同类型的神经纤维其传导速度各不 一样，主要取决于神经纤维的直径、有无髓鞘、环境温度等因素。蛙类坐骨神经干传导是速度约为 35-40 m/S, 神经纤维在一次兴奋过程中，其兴奋性可发生周期性变化，包括确定不应期、相对不应期、超常期和低常期。n 为了测定神经一次兴奋之后兴奋性的变化，可先给神经施加一个条件性刺激，引起神经兴奋，然后再用一个检验性刺激在前一兴奋过程的不同时相赐予刺激，检查神经对检验性刺激反响的
4、兴奋阈值，以及所引起的动作电位的幅度变化，来推断神经组织兴奋性的变化。本次试验中所给条件性刺激和检验性刺激系两个参数完全一样的刺激，用在不同时间间隔内检查检验性刺激的动作电位的变化，来反映局部神经纤维兴奋性的变化规律。神经干兴奋后兴奋性的变化【试验材料及设备】 蟾蜍坐骨神经腓肠肌标本及相关用品：蛙类手术器械一套，蛙板，铁支架，肌夹，玻棒，小滤纸片，纱布，培育皿，小烧杯， 棉花，秒表，滴管，铜锌弓，纱布，医用缝合线，玻璃分针，眼科剪，解剖针盐酸0.2%, 0.5%, 1% 各 200 mL，2 % 普鲁卡因，清水，任氏液.任氏液的配方为：NaCl6.5 gKCl0.14 gCaCl20.12 g
5、NaHCO30.2 gNaH2PO40.01 gGlc(可不加)2.0 g加 H2O至 1000 mL RM6240B 生物信号采集处理系统，张力换能器 ，PowerLab 4SP 生物信号采集系统， 屏蔽盒【试验步骤】 骨骼肌的单收缩与复合收缩试验局部1. 制备坐骨神经腓肠肌标本2. 将标本股骨固定在肌槽上，结扎肌腱的棉线与换能器相连，神经置于刺激电极上，用任氏液保持标本潮湿，刺激电极与主机刺激输出相连，换能器与放大器相连，放大器相应通道与主机相连。3. 翻开主机、计算机， Powerlab 系统在电脑桌面上找到“张力试验”，双击翻开。4. 从零开头渐渐增加刺激强度(V)，找出引起肌肉收缩的
6、最小刺激强度阈值，增大刺激强度，观看刺激强度与收缩曲线高度的关系。2欢送下载5. 从零开头渐渐增加刺激强度(V)，找出引起肌肉收缩的最小刺激强度阈值，增大刺激强度，观看刺激强度与收缩曲线高度的关系连续增大刺激强度，当肌肉收缩曲线不再随刺激强度增大而增高时，登记最大刺激强度。6. 在域刺激强度和最大刺激强度之间选择一个适宜的强度固定不变，渐渐增大刺激频率一般不要超过 50 次 /分，观看记录收缩形式的变化，分别记录可使肌肉消灭单收缩、不完全强直收缩、完全强直收缩时的刺激频率及相应曲线。 神经干动作电位、神经冲动传导速度、神经干不应期的测定局部1. 制备坐骨神经标本2. 测量双相动作电位a) 将神
7、经干标本置于标本屏蔽盒内，使神经干与刺激电极、接地电极、引导电极均接触良好。b) 神经干需常常用任氏液润湿，取神经干时须用镊子夹持结扎线和脊椎骨，切不行直接夹持或用手触摸神经干。c) 翻开系统软件，点击开头示波，主菜单中“试验”下拉选择动作电位试验，自动弹出或在主菜单“set up”中找到stimulator刺激器，刺激同步，调整刺激为单刺激，调整频率、时间、强度，开头刺激，记录波形，区分刺激伪迹和动作电位。d) 调换引导电极的位置，观看动作电位波形有无变化，转变标本放置位置后，波形有无变化。3. 测定传导速度：a) 开头示波，选择试验，刺激同步，刺激，记录波形，记录前一个动作电位起始部位与后
8、一个动作电位起始部位之间的时间间隔T单位：秒b) 测量引导电极 1，2 之间的坐骨神经干的长度，用“S”表示(单位：米)c) 依据公式 V=S/T 计算神经冲动的传导速度其中V 表示传导速度。4. 不应期的测定：a) 开头示波，选择不应期自动测定试验，刺激同步 自动，每出一个波形都要“记录当前波形”，至3 ms 时停顿， up / down 看相关波形，记录相对不应期和确定不应期b) 相对不应期：检验性刺激引起的动作电位幅度开头减小时两刺激间的时间间隔。c) 确定不应期：检验性刺激引起的动作电位刚好消逝且增加刺激强度也不能使之产生时两刺激间的时间间隔。5. 单相动作电位：用镊子将两引导电极，之
9、间的神经夹伤，观看动作电位变化。【试验结果及相关争论】100mV刺激到达阈强度 10mv， 略微收缩120mV50mV50mV20mv70mV110mV 骨骼肌的最小和最大刺激强度6欢送下载右图为不完全强直收缩收缩4Hz，强度 0.05 V，紧接着的下一个刺激在上一次肌肉收缩的舒张期左图为完全强制收缩7Hz，强度 0.05V 紧接着的下一个刺激在上一次肌肉收缩的收缩期。电刺激从零开头增大到 10mv 时，骨骼肌发生第一次收缩，增大到 50mv 时，到达收缩最大量，连续增大电压，收缩强度根本不变。因而该标本的阈强度为 v1=0.01V，最大刺激的强度为 v2=0.05V。其中 50mv 时做了两
10、次刺激，第一次收缩幅度没有其次次大，其次次到达了最大幅度，这说明离体神经元的活动不是特别稳定，即使是一样幅度的电刺激也可能会有不同的反响。横向比较觉察，阈强度和最大刺激强度偏小，可能和标本生理活性有所损失有关。 随着刺激强度增大，标本收缩强度增大。这时由于神经干是由很多神经纤维组成的，神经兴奋的标志是动作电位。在确定范围内神经干动作电位的幅度随刺激强度的增加而增大，这是由于各神经纤维兴奋性的不同，虽然每条纤维动作电位产生都遵守“全或无”的方式，但神经干动作电位记录到的是多个兴奋阈值、传导速度和振幅各不一样的动作电位的总和，为一个复合动作电位，所以不存在阈强度，也不表现为“全或无”的特征。因而刺
11、激强度增大， 标本收缩强度增大。另外试验过程中觉察，当电压连续增大，会发生收缩反而减小，图中显示 120mv 刺激的收缩幅度要比 110mv 的收缩幅度小。同时会消灭无规律收缩，这可能和标本疲乏，活性降低有关。马上放入仁氏液，浸泡。肌肉单收缩、不完全强直收缩、完全强直收缩曲线的测定左图为单收缩1Hz，强度 0.05V紧接着的下一个刺激在上一次肌肉收缩的完全舒张期，收缩不受上一次收缩影响。同一强度不同频率刺激下肌肉收缩曲线。图中消灭的三种波形分别为单收缩 2Hz、不完全强直收缩20Hz和完全强直收缩50Hz的波形。 双向动作电位的测量右图为 0.1V 下所测得的双向动作电位图形。从图中我们可以看
12、出，在消灭第一个峰之前，存在一个伪迹。两个电极上测量到的动作电位是反向 的，这很简洁理解。假设动作电位给出的电信号为正，因而动作电位到达引导电极正极时，相对于负极电位高，消灭正峰，当动作电位到达引导电极负极时，负极相对于正极电位高，因而为消灭负峰。右图为刺激同步，记录波形后的动作电位与时间间隔图形。分析中选择传导速度测量，输入两电极间的距离 1cm， 该程序会自动计算 神经传导速度的测量出神经干动作电位的传导速度。右以以下图显示试验所用神经干 的 传 导 速 度 为18.18m/s。理论上，神经传导速率在 35-40m/s，这远大于试验所测值。可能的缘由如下：1. 试验误差2. 神经至于体外太
13、久，生理条件转变3. 神经外表结缔组织未除干净 不应期的测定：选择刺激强度 0.2V，刺激间隔 0.01s 时观看到了相对不应期，在刺激间隔0.02s 时观看到了确定不应期。 单向动作电位的观看用剪刀将两引导电极，之间的神经夹伤，观看动作电位变化。理论上可使原来的双向动作电位的下相消逝，变为单相。然而试验过程，在确保屏蔽盒关闭的条件下，得到干扰很大的杂波。如以以下图：分析如下：正负极之间的电位差，由于神经被剪断，正 负极之间形不成回路。理论上不应当有信号。然而争论示波器的一般原理可以知道，引导 电极，刺激电极负极一般接地不接地的话 会使衡量的电位不等，因而引导电极的正极通过神经与刺激电极相通，
14、再通过接地线与 负极形成回路。此时，受到仪器内部的电信 号的干扰很大。但还是模糊能看到一个完整的动作电位。通道一所测的值是实际上是引导电极1 的【思考题】留意事项 剥制神经标本时要认真，须将神经四周的结缔组织去干净，避开与金属接触和戳伤神经标本。 神经标本必需与各电极良好接触。 神经干在空气中不行暴露过久，应时常用任氏液润湿，但不行向神经盒内滴加任氏液。 神经干要伸直，防止弯曲、折叠和贴附。 两对引导电极间距离应尽可能大。用刚能使神经干产生最大动作电位的刺激强度刺激神经。 盖上屏蔽盒的盒盖并接地，防止干扰。 位于刺激电极和记录电极外侧端的神经干及棉线要尽量短，不行与盒底接触，更不要缠绕在电极上
15、。 肌肉与换能器的连接松紧适当。 赐予刺激时，在按刺激器手动开关的同时，按下记录仪的“标记”， 记录刺激标记，用于计算肌肉收缩的埋伏期。 每转变一次刺激频率后，应休息 0.5-1 min, 每次刺激不要超过 3-4 秒，以免标本疲乏。 试验过程中应常用任氏液润湿标本，以免影响神经和肌肉活性。试验改进：即会悬空又会下垂，还要不断用仁氏液润湿。因而考虑将电极搭载在有机玻璃盒上。中间设一个长标本槽，标本放在标本槽里，里面盛任氏液。同时固定两电极之间的距离，便利测神经传导速度，增加电极数，以适应神经的长度。另外，生理课上提到，动作电位实际上和神经外的目前使用的屏蔽盒，使得神经标本与电极接触不是特别良好，电极上的神经标本与电K+，Na+ 浓度有关，因而转变仁氏液的离子浓度，利用通道阻碍毒素，可以争论神经动作电位的形成。【参考文献】魏香 等著.生理学试验指导