肌肉收缩和神经传导速度

肌肉收缩性质肌肉收缩性质The Nature of Muscle The Nature of Muscle ContractionContraction医学基础实验教学中心医学基础实验教学中心一、实验目的一、实验目的（一）学会坐骨神经腓肠肌标本的制备；（一）学会坐骨神经腓肠肌标本的制备；（二）通过观察骨骼肌的收缩形式，掌握神经冲动的频（二）通过观察骨骼肌的收缩形式，掌握神经冲动的频 率与强度和肌肉收缩之间的关系；率与强度和肌肉收缩之间的关系；（三）明确阈刺激、阈下刺激、阈上刺激的概念。（三）明确阈刺激、阈下刺激、阈上刺激的概念。二、相关理论知识二、相关理论知识（一）基本概念（一）基本概念阈值阈值：如果刺激时间一定，引起组织兴奋所必需的：如果刺激时间一定，引起组织兴奋所必需的最小刺激强度，称为阈值最小刺激强度，称为阈值(threshold)(threshold)或阈强度或阈强度（threshold intensitythreshold intensity）。）。强度小于阈值的刺激，称为强度小于阈值的刺激，称为阈下刺激阈下刺激(subliminal)(subliminal)。强度大于阈值的刺激，称为强度大于阈值的刺激，称为阈上刺激阈上刺激（supraliminal stimulussupraliminal stimulus）。）。二、相关理论知识二、相关理论知识（二）刺激引起兴奋的条件（二）刺激引起兴奋的条件 任何刺激要引起组织兴奋，必须在以任何刺激要引起组织兴奋，必须在以下三个方面达到某一最小值：下三个方面达到某一最小值：刺激强度刺激强度（stimulus intensitystimulus intensity）刺激的持续时间刺激的持续时间（stimulus stimulus durationduration）强度对时间的变化率强度对时间的变化率（stimulus stimulus intensity on the rate of intensity on the rate of changechange）。）。时值时值基强度基强度t（ms）刺激强度（刺激强度（mv）图图 可兴奋组织的强度可兴奋组织的强度-时间曲线时间曲线二、相关理论知识二、相关理论知识（三）骨骼肌的收缩形式（三）骨骼肌的收缩形式1 1单收缩和强直收缩单收缩和强直收缩（1 1）单收缩单收缩（single twitchsingle twitch）整块骨骼肌或单个肌细胞受到一次短促的刺激时，整块骨骼肌或单个肌细胞受到一次短促的刺激时，先是产生一次动作电位，紧接着出现一次肌肉收缩，先是产生一次动作电位，紧接着出现一次肌肉收缩，称为单收缩。称为单收缩。最大收缩最大收缩（maximum twitchmaximum twitch）：将刺激强度逐步）：将刺激强度逐步增大，肌肉收缩反应也相应增大，当肌肉收缩不再随增大，肌肉收缩反应也相应增大，当肌肉收缩不再随刺激强度增加而增大时的收缩，称最大收缩。刺激强度增加而增大时的收缩，称最大收缩。二、相关理论知识二、相关理论知识（2 2）强直收缩强直收缩（composite contractioncomposite contraction）如果给肌肉以连续的脉冲刺激，当刺激频率增加到如果给肌肉以连续的脉冲刺激，当刺激频率增加到某一限度时，后来的刺激在前一次收缩未结束前即到某一限度时，后来的刺激在前一次收缩未结束前即到达肌肉，于是肌肉在自身尚处于一定程度的缩短或张达肌肉，于是肌肉在自身尚处于一定程度的缩短或张力存在的基础上进行新的收缩，发生所谓的收缩融合，力存在的基础上进行新的收缩，发生所谓的收缩融合，称强直收缩。称强直收缩。不完全强直收缩不完全强直收缩（incomplete tetanusincomplete tetanus）完全强直收缩完全强直收缩（completely tonic tetanuscompletely tonic tetanus）不完全强直收缩不完全强直收缩接近于接近于“完全强直收缩完全强直收缩”二、相关理论知识二、相关理论知识图图 不完全强直收缩与完全强直收缩不完全强直收缩与完全强直收缩二、相关理论知识二、相关理论知识图图 不完全强直收缩与完全强直收缩不完全强直收缩与完全强直收缩二、相关理论知识二、相关理论知识2 2等长收缩和等张收缩等长收缩和等张收缩（1 1）等长收缩）等长收缩（2 2）等张收缩）等张收缩二、相关理论知识二、相关理论知识（四）坐骨神经（四）坐骨神经-腓肠肌标本在组织细胞兴奋性和骨骼腓肠肌标本在组织细胞兴奋性和骨骼肌收缩观察中的作用肌收缩观察中的作用 刺激坐骨神经刺激坐骨神经-腓腓肠肌标本的神经游离肠肌标本的神经游离端，在经过一个极短端，在经过一个极短的潜伏期后，可以看的潜伏期后，可以看到肌肉出现一次快速到肌肉出现一次快速的收缩和舒张。的收缩和舒张。三、实验技术路线三、实验技术路线（三）实验动物（三）实验动物 蟾蜍蟾蜍（四）药品和器材（四）药品和器材 蛙类手术器械蛙类手术器械1 1套，刺蛙针套，刺蛙针1 1根，锌铜弓根，锌铜弓1 1只，玻只，玻璃分针一根，万能支架，任氏液，医用计算机实验系璃分针一根，万能支架，任氏液，医用计算机实验系统，张力换能器。统，张力换能器。（五）方法与步骤（五）方法与步骤 坐骨神经坐骨神经-腓肠肌标本的制备腓肠肌标本的制备肌肉收缩的性质肌肉收缩的性质坐骨神经坐骨神经腓肠肌标本的制备腓肠肌标本的制备（播放视频）（播放视频）（1 1）破坏脑脊髓）破坏脑脊髓 找到枕找到枕骨大孔处将刺蛙针刺入骨大孔处将刺蛙针刺入1-2mm1-2mm，分别捣损脑组织和脊髓。分别捣损脑组织和脊髓。（2 2）剪除躯干上部及内脏）剪除躯干上部及内脏 （3 3）剥皮）剥皮（4 4）游离坐骨神经）游离坐骨神经 腓肠肌向上将标本固定于蛙板上，由脊柱仔细腓肠肌向上将标本固定于蛙板上，由脊柱仔细将坐骨神经分离至膝关节处。将坐骨神经分离至膝关节处。（5 5）制成坐骨神经）制成坐骨神经腓肠肌标本腓肠肌标本 剪断膝关节周围所有大腿肌肉，剪断膝关节周围所有大腿肌肉，剪断股骨（保留约剪断股骨（保留约1cm1cm），在跟腱处结扎并剪断腓肠肌腱，将膝关），在跟腱处结扎并剪断腓肠肌腱，将膝关节以下小腿部分全部剪除，剩下即为坐骨神经节以下小腿部分全部剪除，剩下即为坐骨神经腓肠肌标本。腓肠肌标本。（6 6）标本检验）标本检验 用锌铜弓轻轻刺激坐骨神经，腓肠肌收缩即表示标用锌铜弓轻轻刺激坐骨神经，腓肠肌收缩即表示标本制备完好。本制备完好。肌肉收缩的性质肌肉收缩的性质 肌肉收缩的性质肌肉收缩的性质（2 2）刺激强度对肌肉收缩的影响刺激强度对肌肉收缩的影响 Pc_LabPc_Lab实验项目选择；实验项目选择；刺激方式用单刺激刺激方式用单刺激,刺激电压初始值设为刺激电压初始值设为0V0V，将刺激，将刺激强度逐步增大，观察肌肉收缩反应出现和相应增大，读出强度逐步增大，观察肌肉收缩反应出现和相应增大，读出阈刺激阈刺激和和最大刺激最大刺激强度数值。强度数值。（3 3）肌肉的单收缩和强直收缩肌肉的单收缩和强直收缩 选用串刺激，串脉冲数选选用串刺激，串脉冲数选“1 1”，用，用最大刺激强度最大刺激强度采样，采样，观察波形的高度与宽度。观察波形的高度与宽度。选用串刺激，其他参数与单收缩相同，即可进行采样，选用串刺激，其他参数与单收缩相同，即可进行采样，并及时观察波形变化情况。并及时观察波形变化情况。逐渐增加脉冲数逐渐增加脉冲数，观察肌肉收，观察肌肉收缩形式的变化。缩形式的变化。注意事项注意事项1.1.保持坐骨神经腓肠肌标本活性（加任氏液、保持坐骨神经腓肠肌标本活性（加任氏液、不要用手和器械夹捏）不要用手和器械夹捏）2.2.每次刺激后必须让标本有一定的休息间隔。每次刺激后必须让标本有一定的休息间隔。神经干动作电位记录及神经干动作电位记录及神经干传导速度测定神经干传导速度测定Recording of Action Potential and Measurement of Conduction Velocity of Neural Trunk（虚拟实验）（虚拟实验）一、实验目的一、实验目的（一）学会蟾蜍坐骨神经干标本的制备；（一）学会蟾蜍坐骨神经干标本的制备；（二）了解神经干动作电位的记录方法，观察神经（二）了解神经干动作电位的记录方法，观察神经干双向及单向动作电位；干双向及单向动作电位；（三）学习神经干动作电位传导速度测定的实验技（三）学习神经干动作电位传导速度测定的实验技术。术。二、相关理论知识二、相关理论知识（一）细胞的生物电现象（一）细胞的生物电现象 在神经在神经肌肉标本实验中可以知道，神经在受刺激肌肉标本实验中可以知道，神经在受刺激时，虽然不表现肉眼可见的变化，但它在受刺激的部时，虽然不表现肉眼可见的变化，但它在受刺激的部位产生了一个可传导的电变化，以一定的速度传向肌位产生了一个可传导的电变化，以一定的速度传向肌肉，从而引起肌肉的兴奋和收缩。肉，从而引起肌肉的兴奋和收缩。此现象可以通过生物信号放大系统记录。此现象可以通过生物信号放大系统记录。二、相关理论知识二、相关理论知识（二）动作电位（二）动作电位（Action potentialAction potential，APAP）的特点）的特点 1 1、概念、概念 可兴奋组织细胞受刺激后，产生的可传播可兴奋组织细胞受刺激后，产生的可传播的电位变化过程，称动作电位。的电位变化过程，称动作电位。2 2、特点、特点 “全或无全或无”现象：膜通道激活特性决现象：膜通道激活特性决定。定。可传播：峰电位反极化特性决定。可传播：峰电位反极化特性决定。二、相关理论知识二、相关理论知识（三）兴奋在同一细胞上的传导机制（三）兴奋在同一细胞上的传导机制 可兴奋细胞的特征之一，就是它在膜的任何一处产生的动作电可兴奋细胞的特征之一，就是它在膜的任何一处产生的动作电位，都可沿着细胞膜向周围传播，使整个细胞都经历一次类似位，都可沿着细胞膜向周围传播，使整个细胞都经历一次类似于被刺激部位的离子通透性的改变，表现为动作电位沿整个细于被刺激部位的离子通透性的改变，表现为动作电位沿整个细胞膜的传导（胞膜的传导（conductionconduction）。）。二、相关理论知识二、相关理论知识（四）神经干动作电位（四）神经干动作电位的记录的记录 双相、单相动作电双相、单相动作电位记录，如图所示。位记录，如图所示。二、相关理论知识二、相关理论知识（五）（五）神经干动作电位传导速度测定原理神经干动作电位传导速度测定原理 V=V=S/tS/t（t t2 2-t-t1 1）虚拟实验虚拟实验三、实验技术路线三、实验技术路线（一）制备蟾蜍坐骨神经干标本（一）制备蟾蜍坐骨神经干标本 1 1破坏脑脊髓破坏脑脊髓 2 2剪除躯干上部及内脏剪除躯干上部及内脏 3 3剥皮剥皮 4 4坐骨神经干标本的制备坐骨神经干标本的制备 在腓肠肌两侧肌沟内找胫神经和腓神在腓肠肌两侧肌沟内找胫神经和腓神经，剪去其中一支，分离另一支直至足趾，结扎并在远端剪断，经，剪去其中一支，分离另一支直至足趾，结扎并在远端剪断，制成坐骨神经干标本，放入任氏液中备用。制成坐骨神经干标本，放入任氏液中备用。（二）连接实验装置（二）连接实验装置 连接神经屏蔽盒和神经。连接神经屏蔽盒和神经。（三）引导记录动作电位及其传导速度的测定（三）引导记录动作电位及其传导速度的测定 1 1逐步增加刺激强度，找到阈刺激；逐步增加刺激强度，找到阈刺激；2 2观察双向动作电位；观察双向动作电位；3 3两电极间钳夹神经，观察单向动作电位；两电极间钳夹神经，观察单向动作电位；4 4根据根据V VS/tS/t（t t2 2-t-t1 1），计算神经干），计算神经干APAP传导速度。传导速度。（演示演示）