完成機構(gòu):山東師范大學生命科學學院
蛙坐骨神經(jīng)-腓腸肌標本由許多興奮閾值不同的運動單位組成,刺激坐骨神經(jīng)時,不同的刺激強度會引起肌肉的不同反應。當刺激強度過小時,不引起肌肉發(fā)生收縮發(fā)應,此時的刺激為閾下刺激。隨著刺激的增強,不同興奮閾值的運動單位會相繼興奮,骨骼肌收縮強度會逐漸增大,當全部肌纖維同時收縮時,則出現(xiàn)最大收縮發(fā)應。這時,即使再增大刺激強度,肌肉收縮的力量也不再隨之加大??梢砸鸺∪獍l(fā)生最大收縮發(fā)應的最小刺激強度為最適刺激強度。兩個或多個同等強度的閾上刺激相繼作用于神經(jīng)肌肉標本,如果刺激間隔大于單收縮的時程,則出現(xiàn)兩次或多次單收縮,如果刺激間隔小于一次單收縮的時程,則出現(xiàn)收縮的疊加,稱強制收縮;若后一次刺激落在前一次刺激的舒張期,則記錄到的每次刺激引起的肌肉收縮波的波峰可以分辨,稱不完全強直收縮,若后一次刺激落在前一次刺激產(chǎn)生收縮的收縮期內(nèi),骨骼肌收縮波峰則完全融合,稱完全強直收縮。
目的和原理] 目的:觀察肌肉收縮的形式及刺激頻率與肌肉收縮反應之間的關(guān)系。原理:當給神經(jīng)肌肉標本一個閾上刺激時,肌肉即發(fā)生一次收縮反應。用記錄儀描記收縮過程,可得到一次單收縮曲線。每個單收縮曲線依次分為三個時期,即潛伏期、收縮期與舒張期。如相繼給兩個以上閾刺激,刺激之間的間隔超過一個單收縮的持續(xù)時間,則肌肉將出現(xiàn)一連串各自分離的單收縮;若刺激間隔時間比單收縮的持續(xù)時間短,則前一個收縮還未結(jié)束就開始后一個收縮,這樣兩次收縮就會重疊起來,這種現(xiàn)象稱復合收縮。如果后一個收縮是在前一個收縮的舒張期內(nèi)發(fā)生,各自收縮復合的結(jié)果,會出現(xiàn)一持續(xù)的鋸齒狀的收縮曲線,這種收縮稱為不完全強直收縮。若刺激之間的間隔時間比單收縮的收縮期短,后一收縮就在前一收縮期內(nèi)發(fā)生,結(jié)果會出現(xiàn)一持續(xù)的收縮曲線,完全看不到舒張期的形跡,這樣的持續(xù)收縮狀態(tài)稱為完全強直收縮。
[實驗動物] 蟾蜍
[實驗器材與藥品] 肌槽、萬能支臺、蛙板、蛙類手術(shù)器械、肌肉張力換能器、RM6240多道生理信號采集處理系統(tǒng)、任氏液。
[實驗步驟]
(一)制作坐骨神經(jīng)腓腸肌標本
1、破壞腦和脊髓:取蟾蜍一只,左手握住蟾蜍,用食指壓住頭部前端使頭前俯,右手持探針從枕骨大孔垂直刺入(圖4-1A),然后向前刺入顱腔,左右攪動搗毀腦組織;將探針抽出再由枕骨大孔向后刺入脊椎管搗毀脊髓,此時如蟾蜍的四肢松軟,表示腦脊髓已完全破壞,否則應按上法再進行搗毀。
2、剪除軀干上部及內(nèi)臟:在骶髂關(guān)節(jié)水平以上0.5~1 cm處剪斷脊柱(圖4-1B),左手握蟾蜍后肢,用拇指壓住骶骨,蟾蜍頭與內(nèi)臟自然上垂,右手持大剪刀沿兩側(cè)除內(nèi)臟及頭胸部(圖4-1C),僅留下后肢、髖骨、脊柱及由它發(fā)出的坐骨神經(jīng)。
3、剝皮:左手提脊柱斷端,右手捏住其上的皮膚邊緣(圖4-1D),向下剝掉全部后肢皮膚將標本放在盛有任氏液的培養(yǎng)皿中。
圖4-1 蛙類手術(shù)操作示意圖
4、將手及用過的剪刀、鑷子等全部手術(shù)器械洗凈,再進行下述步驟。
5、分離兩腿:用鑷子從背位夾住脊柱,將標本提起,剪去向上突出的尾干骨,然后沿正中線用剪刀將脊柱分為兩半,并從恥骨聯(lián)合中央剪開兩側(cè)大腿,這樣兩腿即完全分離。將兩條腿浸于盛有任氏液的培養(yǎng)皿中。
6.制作坐骨神經(jīng)腓腸肌標本
取一腿放于蛙板上。
(1)游離坐骨神經(jīng):用玻璃鉤沿脊柱側(cè)游離坐骨神經(jīng),將標本背側(cè)向上放置,把梨狀肌及其附近的結(jié)締組織剪斷,再循坐骨神經(jīng)溝找出坐骨神經(jīng)之大腿部分(圖4-2),用玻璃鉤小心剝離,然后從脊柱根部將坐骨神經(jīng)輕輕提起,剪斷坐骨神經(jīng)的所有分支,將坐骨神經(jīng)一直游離至腘窩為止。
(2)完成坐骨神經(jīng)小腿標本:將游離干凈的坐骨神經(jīng)搭于腓腸肌上,在膝關(guān)節(jié)周圍剪掉大腿肌肉并用剪刀將股骨刮干凈,然后在股骨中部剪去上段股骨,制成坐骨神經(jīng)小腿標本。
(3)完成坐骨神經(jīng)腓腸肌標本:將上述坐骨神經(jīng)小腿標本在跟腱處穿線結(jié)扎后剪斷跟腱。游離腓腸肌至膝關(guān)節(jié)處,然后齊膝關(guān)節(jié)將小腿其余部分全部剪斷。這樣就制得具有附著在股骨上的腓腸肌并帶有支配腓腸肌的坐骨神經(jīng)的標本(圖4-3)。
用任氏液粘濕的銅鋅弓迅速接觸坐骨神經(jīng),如腓腸肌發(fā)生明顯的收縮,則表示標本的興奮性良好,即可將標本放在盛有任氏液的培養(yǎng)皿中,以備實驗之用。
(二)記錄裝置的準備
1、根據(jù)標本收縮力的大小,選擇適當?shù)募∪鈴埩Q能器,將換能器插入相應通道的輸入插座。
2、開機與啟動RM6240多道生理信號采集處理系統(tǒng)
3、將已制備好的標本用絲線系于張力換能器的受力片上,調(diào)節(jié)換能器的水平位置,拉緊絲線給標本以一定量的前負荷,可由基線上升高度得出。
4、將刺激器插頭插入刺激輸出端口,另一端與肌槽上電極相連。
5、根據(jù)標本收縮活動的形式、速度、頻率、力的大小適當調(diào)整增益與掃描速度,使信號波形完整清晰地顯示在屏幕中。
6、標本功能狀態(tài)正常穩(wěn)定后即可開始實驗,進入“記錄狀態(tài)”。
圖4-2 分離坐骨神經(jīng)(下肢背面) 圖4-3 坐骨神經(jīng)腓腸肌標本制備
1.坐骨神經(jīng) 2.腓腸肌 1.坐骨神經(jīng) 2.腓腸肌 3.股骨 4.脊柱
3.股二頭肌 4.半膜肌
[觀察項目]
1、找出閾刺激
先給標本單個弱刺激,然后逐漸增大刺激強度,直到剛能描記出收縮曲線為止,此時的強度為閾強度。記錄該刺激強度。低于閾強度的刺激為閾下刺激。
刺激輸出方式:正電壓。
刺激模式:單刺激。
刺激參數(shù):波寬為6 ms,延時為3 ms,刺激強度從0.01 V開始遞增。
掃描速度:10 s/div
2、找出最適刺激強度
在閾刺激的基礎上,繼續(xù)增加刺激強度,肌肉收縮曲線的幅度也逐漸增大,但當達到一定的刺激強度時,肌肉收縮曲線的幅度便不再隨著刺激強度的增大而增高。剛剛能引起最大收縮反應的刺激強度為最適刺激強度。記錄該刺激強度。
3、描記單收縮曲線
選用最適刺激強度,刺激模式設為單刺激,掃描速度設為1.0 s/div,描記單收縮曲線。
4、描記復合收縮曲線
選用最適刺激強度,刺激模式設為連續(xù)單刺激,刺激頻率從0.5 Hz開始,依次為0.5 Hz、1 Hz、2 Hz、4 Hz、8 Hz、16 Hz、32 Hz······,掃描速度設為1.0 s/div。
增加刺激頻率,可描記出呈鋸齒狀的不完全強直收縮曲線。
繼續(xù)增加刺激頻率,可描記出平滑的完全強直收縮曲線。
附:RM6240多道生理信號采集處理系統(tǒng)使用方法
打開RM6240外置設備電源、打開計算機主機及顯示器電源→雙擊屏幕上“RM6240并口2.0 h”圖標。
一、開始示波操作
1、實驗→肌肉神經(jīng)→刺激頻率對骨骼肌收縮的影響→常規(guī)實驗
2、調(diào)節(jié)刺激器(1)模式 (2)波寬6 ms,延時3 ms (3)開始刺激
3、開始示波→工具→快速歸零→點擊右側(cè)“快速歸零”圖標
4、調(diào)節(jié)右側(cè)控制參數(shù)區(qū):張力、掃描速度、靈敏度
5、工具→坐標滾動→將基線調(diào)至中央
二、開始記錄
開始記錄 →暫停記錄 →在標記框內(nèi)標記字符標記
三、停止示波
1、實驗結(jié)束→停止示波
2、點擊“文件”→另存為→本地磁盤E→文件名
四、結(jié)果處理
圖形處理與打印,按照第一章介紹的基本操作進行。
[思考題]
1、如何判斷制備的神經(jīng)肌肉標本的興奮性?
2、剝皮后的神經(jīng)肌肉標本能用自來水沖洗嗎?為什么?
3、引起肌肉收縮的閾刺激,最適刺激含義是什么?
4、肌肉的收縮形式有幾種?各有何特點?
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