西基实验

实验题目：刺激强度、频率与骨骼肌收缩的关系

实验目的:1.掌握阈刺激、阈下刺激、阈上刺激、最大刺激概念。

2.掌握单收缩、不完全强直收缩、完全强直收缩的概念。

3.观察刺激强度、频率与肌肉收缩反应的关系。

实验对象：牛蛙

实验原理：刺激引起动作电位的条件：一定的强度，一定的持续时间，一定的时间－强度变化率。

阈刺激：对于多细胞组织，只有当刺激强度达到阈值时，才能引起肌肉发生最微弱的收缩，这时的刺激称刺激。

阈上刺激：强度超过阈值的刺激称为阈上刺激。

单收缩：全过程分为潜伏期、收缩期和舒张期.。

最大刺激：继续增大刺激强度，肌肉的收缩幅度不再增大，这时刺激叫最大刺激。

不完全强直收缩：当给肌肉连续的脉冲刺激时，如果后一个刺激落在前一个次收缩的舒张期内，每次新的收缩都出现在前次收缩的舒张期，收缩过程呈现锯齿状。

完全强直收缩：当刺激频率继续增加，后一刺激落在前一收缩的收缩期内，肌肉处于完全的持续收缩状态。

材料：蛙类手术器械一套，金属探针，蛙板，蛙足钉，铁架台，棉球，纱布，绵线，保护电极，刺激电极，电刺激机器，张力换能传感器，神经屏蔽盒，生物信号采集系统，任氏液。

实验步骤骤:1.领取实验动物。

2.破坏脑和脊髓。

3.一侧后肢皮肤剥除。

4.分离腓肠肌，结扎并在远端剪断肌腱。

5.分离坐骨神经。

6.与张力换能器和刺激器相连。

7.启动BL-420F生物机能实验系统操作。

实验结果：

刺激强度与骨骼肌收缩的关系图片

本次实验为急性在体实验，图中曲线为骨骼和收缩舒张曲线。上升支表示当刺激强度大于或等于阈刺激时，细胞去极化，钠离子内流，而下降支表示膜去极化达到一定电位水平后，钠离子内流停止。钾离子迅速外流。阈刺激在0.300~0.400V,因为低于0.400v时,肌肉不发生收缩,而在0.400v时收缩一次,表明阈刺激在0.300~0.400V。最大刺激强度为1.000v,因为在1.000v之前，骨骼肌收缩反应随刺激强度增加而增大，但在1.000v之后，增大刺激强度骨骼肌收缩强度不变。在0.4000V之后的刺激均能超过阈值。均为阈上刺激。

刺激频率与骨骼肌收缩的关系图片

当改变刺激频率时,骨骼肌收缩频率也发生变化,当刺激频率为1Hz时,骨骼肌出现单收宿,且大小形状相同;当刺激频率为6Hz时,发生不完全强直收缩,过程呈现锯齿状;当刺激频率为50Hz时,发生完全强直收缩。

结果分析：

1.从实验结果图中，如何判定阈刺激强度？

因为在0.400v之前,肌肉不发生收缩，在之后发生收缩,且在0.300v时不发生收缩,所以判定阈刺激强度为0.300v~0.400v。

2.假如起始刺激强度已经使骨骼肌发生了收缩，可否判定其为阈强度呢？

不可以，应该减小刺激强度的起始值，再测定才可以。

3.在已经确定强度的基础上，可否再把实验设计再优化下，找到更精确的阈强度？

可以通过减小刺激强度的增量，来找到更精确的阈强度。

4.为什么从阈强度到最大刺激强度，骨骼肌收缩舒张的幅度逐渐增大，最大刺激后不再增加。

因为随着刺激强度的增加.越来越多的骨骼肌纤维兴奋，所以收缩舒张的幅度增大，而当达最大刺激时，骨骼肌中所有肌纤维均产生兴奋，此时收缩舒张幅度最大，此后若再增加刺激强度，收缩舒张的幅度不再增加。

5.阈强度和最大刺激强度这两个临界点分别使兴奋性低还是高的肌细胞发生了兴奋？

强度使兴奋性低的肌细胞产生兴奋。最大刺激强度使兴奋性低和兴奋性高的肌细胞都兴奋。

6.整个实验过程中可能会有哪些关键步骤影响实验结果，分别是什么？

分离肌肉时应按层次剪切，必须将周围的结缔组织剥离干净，否则影响神经肌肉功能。

每次刺激后须让肌肉休息30s以上,连续刺激不超5s,以免标本疲劳。

标本应浸用任氏液浸润，以保持生理活性。

7.从这个实验中收获了什么，有什么感触？

刺激强度很小时，不能引起神经纤维动作电位的产生和肌肉的收缩，当刺激在一定范围内变动，肌肉收缩幅度与之成正比，而当刺激达到某一强度时，全部神经纤维兴奋，所支配的肌纤维也陇生兴奋和收缩。此后，再增加刺激强度，肌肉收缩反应不再增大。可见在一定范围内，骨骼肌收缩力的大小取决于刺激的强度。

8.为什么刺激频率增高肌肉收缩的幅度也增大?

随着刺激频率的增高，每次刺激引起的收缩过程发生融合，从而叠加起来、这时候肌肉强直收缩的张力大于单收缩,可能与连续刺激肌肉时,肌质网重复释放的Ca²⁺浓度,使肌肉横桥得以有较长时间的持续活动。