开课学院及实验室：生科院生化楼603学院
生命科学学院
年级、专业、班
动物生理学实验
实验1：坐骨神经-腓肠肌标本制备；
骨骼肌单收缩的分析；
实验项目名称
刺激强度对骨骼肌收缩的影响；刺激频率对骨骼肌收缩的影响。
姓名
GDZ
2019年3月11日
学号成绩
实验课程名称
指导老师
[实验目的]
1.学习生理学实验基本的组织分离技术；
2.学习和掌握制备蛙类坐骨神经-腓肠肌标本的方法；3.了解刺激的种类。
[实验原理]
1.蛙类的一些基本生命活动和生理功能与恒温动物相似，可作为动物生理学实验的常用材料2.生理学实验需要保证实验材料的活性，而任氏液作为—种比较接近两栖动物内环境的液体，可保持蛙的神经-肌肉标本其兴奋性在几个小时内不变。
3.在神经-肌肉标本中有许多兴奋性不同的运动单位，在保持足够的刺激时间不变时，只有刺激强度达到某一特定值时（阈强度），才能引起部分运动单位兴奋，随着刺激加强，更多的运动单元兴奋，当强度增加到某一临界值时（最大刺激强度），所有运动单元都兴奋，继续加强刺激，不会再引起反应的继续增加。
4.给予标本两个最适刺激，间隔小于肌肉的收缩总时程，若后一次刺激落在前一次的舒张期，则出现一次收缩尚未完全舒张又引起一次收缩，若落在收缩期，则出现一次收缩幅度更大的收缩。因此，给予一连串的最适刺激，因刺激频率的不同将得到一连串的单收缩、不完全强直收缩、完全强直收缩的复合曲线。
[实验对象]
蛙[实验药品]
任氏液[仪器与器械]
器械：毁髓针、手术镊、手术剪、金冠剪、止血钳（辅助剪脊椎）、玻璃分针、锌铜弓、支架仪器：生物信号采集系统（含电脑）、张力换能器、神经屏蔽盒其他：小烧杯、塑料滴管、蛙板、细绳、废物盆、棉球、砝码10g[实验方法与步骤]
1.制备蛙坐骨神经-腓肠肌标本
1.1捉拿与固定1.2破坏脑、脊髓
1.3剪除躯干上部、皮肤及内脏1.4剥离皮肤1.5分离双下肢
1.6找出腓肠肌并游离坐骨神经和腓肠肌1.7剪除多余脊柱和肌肉1.8完成坐骨神经-腓肠肌标本1.9检验标本兴奋性2.放置标本
3.测定标本的阈强度和最大刺激强度、最大刺激频率
4.记录肌肉的单收缩，不同刺激强度下的收缩以及不同刺激频率下的收缩曲线并定标5.分析图像数据，得出结论[实验结果]
1青蛙坐骨神经-腓肠肌标本的制备
1.1坐骨神经-腓肠肌标本图（如下）
1.2检验标本
用沾有任氏液的锌铜弓触及一下坐骨神经（两根金属同时触碰），发现腓肠肌发生迅速而明显的收缩，表明标本的兴奋性良好。
2青蛙坐骨神经-腓肠肌受到一次阈上刺激后的单收缩
给神经一次单电震刺激（阈刺激或以上），会引起肌肉一次收缩，即单收缩。单收缩包括3个时期：潜伏期、收缩期、舒张期，测量值主要有：峰值（最大值）、潜伏期、收缩期和舒张期的时程。给予青蛙坐骨神经-腓肠肌标本一次0.07V的刺激强度，腓肠肌发生一次单收缩，其潜伏期为30ms，收缩期为80ms，舒张期为340ms。（记录结果见表1、图1）
表1青蛙坐骨神经腓肠肌受到一次阈上刺激后单收缩的各个阶段及时程
潜伏期
时程（ms）
30
收缩期
80
舒张期340
3.改变刺激强度对青蛙坐骨神经-腓肠肌活动的影响
在一系列梯度电压强度的刺激下，由图2知当刺激强度小于阈刺激强度0.07v时，腓肠肌不发生兴奋，当等于阈刺激强度0.07v时，腓肠肌刚好兴奋；当达到最适刺激强度（最大刺激强度）0.12v时，达到最适强度，其收缩强度为33.8g。由于实验中存在的偶然情况（不小心触碰到转换器或屏蔽器），导致刺激强度在0.08v时，肌肉收缩强度不正常地迅猛上升。刺激强度在0.09-0.11V之间时，张力随着刺激强度的增加而提高，收缩力在12.2-26.2g之
间,达到最适值后则不再随着刺激强度的增加而增大,0.07V为坐骨神经--腓肠肌标本的阈刺激，0.12V为坐骨神经--腓肠肌标本的最大刺激。（记录结果见表2、图二）
表2：改变刺激强度对青蛙坐骨神经-腓肠肌活动的影响
刺激强度（v）收缩强度（g）
<0.07---（域下强度）
0.072.0(域强度）
0.0817.7（域上强度）
0.09-0.1112.2-26.2域上强度
0.1233.8最大刺激强度
4.改变刺激频率对骨骼肌收缩的影响
在一系列梯度频率的电刺激下，当频率为1Hz的时候，肌肉发生单收缩反应，此时的收缩程度为183g；当刺激频率为3-11Hz的时候，肌肉则发生连续的单收缩反应，张力不是逐渐上升趋势而是逐渐下降趋势，但依旧可以看出此期间肌肉收缩发生重叠，出现较明显的不完全强制收缩。收缩强度从192g下降至152g（大概的读数范围）；当到达13Hz-17Hz的时候，张力的大小变得稳定，不再随着刺激频率的增加而有所提升，此时肌肉的收缩状态呈现为较为明显的完全强直收缩状态，收缩程度达到150g左右；但到了19Hz后，又出现了另一阶段的完全强直收缩，收缩力在133左右，较上一阶段下降了。
[实验结果分析]
1.青蛙坐骨神经-腓肠肌受到一次阈上刺激后的单收缩
观察图表1的相关的数据，可发现肌肉的单收缩的三个时期里，收缩期时程相对较短，舒张期的时程相对较长，其原因在于用直流电刺激时，通过离子通道的开启，膜电位发生迅速的转变，变为内正外负，细胞兴奋，这一过程耗时短；而在回复静息电位时，细胞通过钠钾泵来复原，相对离子通道而言，这一过程耗时较长。此外，在给予刺激后，肌肉并没立刻发生收缩，而是存在了一个潜伏期，在该时期标本外形上没有任何变化，这是因为刺激位点在坐骨神经，兴奋需经过传递、传导等过程才能作用于肌肉的运动单元，产生一次单收缩。
对比其他小组的实验数据，发现我们组的肌肉收缩张力很小，单收缩峰值只有0.8g，究其原因很有可能是标本暴露在外的时间过久，活性下降。（我们组由于设备的连接问题，一直在调试设备，导致标本长时间暴露在外）
2.改变刺激强度对坐骨神经-腓肠肌活动的影响
第二组试验中，采用一系列的梯度电压（0.0v-0.14v）来刺激坐骨神经-腓肠肌标本，通过图表2的实验数据可知在0.07v时，才发生一次收缩，收缩张力很小，0.07v之后随着刺激强度的增大，收缩张力也开始变大，但到了0.12v后，张力不再变化，达到最大收缩。这是因为刺激低于阈强度（0.07v）时，由于强度不足以使得肌肉的运动单元兴奋，所以不发生收缩。而到了阈强度后，少量的兴奋性高的运动单位被兴奋，产生一个较小的收缩幅度，并随着刺激强度的加大，越来越多的运动被兴奋，收缩幅度也随之增大，当所有的运动单元都兴奋后（0.12v），收缩幅度达到最大值，不在增加。故，0.12v后，收缩张力维持稳定，不发生变化。
但是我们组的数据中有一组数据较为反常，即0.08v的刺激下，收缩张力上升迅猛，远远高于
0.07v（阈强度）的张力，也高于0.09v的张力，结合实验操作并没有不规范的地方，此次张力的迅猛上升很大可能是样本自身活性不稳定或采集系统自身的偶然性的误差导致的。另外，和第一次的单刺激试验一样，整体的收缩强度都很低（对比其他试验小组），其原因和第一次试验一样均为标本暴露时间过长，加上不经意间的用手触碰神经（为了找出设备故障-转接头接触不良），导致活性下降。
3.改变刺激频率对坐骨神经-腓肠肌活动的影响
第三组试验中，我们组按1Hz,3Hz,5Hz,7Hz,9Hz…21Hz的梯度逐渐增加频率，连续记录不同频率刺激下的肌肉收缩曲线，由图表3的实验数据可知，出现了单收缩、不完全强直收缩、完全强直收缩三种曲线，之所以出现三种情况的收缩曲线，是因为当刺激间隔小于肌肉收缩的总时程而长于肌肉收缩的潜伏期和缩短期的时程时则出现一次收缩尚未完全舒张又引起一次的收缩，即不完全强直收缩（3Hz-11Hz）。而当刺激间隔短于肌肉收缩的缩短期，使得后一次刺激落在前一次刺激收缩期内，发生收缩叠加，若叠加充分，则会得到一个光滑的曲线即完全强直收缩（13Hz-17Hz，19Hz-）。
而我们组的数据在张力上有一定的异常，即正常来讲随着频率的增加，肌肉收缩会发生叠加，收缩幅度应该是递增的趋势，但是在3Hz-11Hz这一过程里，整体上反而呈递减趋势，但不完全强直收缩现象较为明显，旧其原因很有可能是标本的活性不稳定（第三组试验是用了第二个标本，第二个样本由于长时间的泡在任氏液里加上标本自身的原因，取出后，活性不是很稳定）。此外，曲线出现了两个完全强直收缩（实际上只是张力较为稳定，并不是真正意义上的光滑曲线，依旧存在一定的波动，可能是仪器自身的干扰），第一次完全强直收缩的阶段张力要高于第二次，说明标本的活性下降，也进一步说明了样本活性的不稳定，毕竟从任氏液取出，到完成第三组试验，标本并没有暴露太久，可依旧活性下降了。4总结
三次试验里前两个试验用的是第一个标本，最后一个用的是第二个标本（标本2一直浸泡在任氏液里）。但是观察数据可以发现，虽然三个试验该出现的曲线都做出来了，但是曲线的走势并不是很好，主要原因就是标本的活性要么不高，要么不稳定，影响结果。然而，测数据时任氏液也一直有滴加，来保持活性，甚至标本2还浸泡在任氏液里，但依旧出问题，归根到底很大程度上是在制作坐骨神经-腓肠肌标本时，不经意间对神经进行了频繁的拉伸触碰，到时神经疲劳，活性不稳定。
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