骨骼肌收缩实验
一．实验目的
１．肌肉标本收缩现象的描记及单收缩的分析，获得该肌肉收缩的阈值。
２．了解刺激强度对骨骼肌收缩的影响。
３．学习掌握刺激器和张力换能器的使用。
４．加强对神经和肌肉了解，熟练解剖。、
二．实验原理
１．肌肉标本收缩现象的描记
利用刺激器可诱发蛙的离体神经肌肉标本发生兴奋收缩现象，可利用适当的参数和图形，客观、详细、准确地描述收缩的生理过程与现象。
骨骼肌受到一次短促的阈上刺激时，先是产生一次动作电位，紧接着出现一次机械收缩，称为单收缩。收缩的全过程可分为潜伏期、收缩期和舒张期。在一次单收缩中，肌峰电位的时程（相当于绝对不应期）仅1～2毫秒，而收缩过程可达几十甚至上百毫秒（蛙的腓肠肌可达100毫秒以上）。
2. 张力换能器
换能器是一种能将机械能、化学能、光能等非电量形式的能量转换为电能的器件或装置，并线性相关。利用物理性质和物理效应制成的物理换能器种类繁多，原理各异。张力换能器是一种能把非电量的生理参数如力、位移等转换为电阻变化的间接型传感器，属于电阻应变式传感器。通常由弹性元件、电阻应变片和其他附件组成。弹性元件采用金属弹性悬梁，可根据机械力的大小选用不同厚度的弹性金属。弹性悬梁的厚度不同，张力换能器的量程亦不同。两组应变片R1、R4及R2、R3分别贴于梁的两面。两组应变片中间接一只调零电位器，并用5～6V直流电源供电，组成差动式的惠斯登桥式电路（非平衡式电桥）输出电压值与应变片所受力的大小成正比，即力的变化转换成电桥输出电压的变化。此电信号经过记录仪器的放大处理，就能描记出肌肉收缩变化的过程。
实验时，根据测量方向将换能器用“双凹夹”固定在合适的支架上。但由于双凹夹在支架上移位不方便，很难在小范围内做出精细的移位；移位不当，可能引起标本的损伤和换能器的损坏。故现多采用“一维微调固定器”，由上下位置调节钮控制，可在小范围内（上下）精细的移位。这不仅方便了实验操作，也有利于前负荷的控制。测量的方向，即力与位移的方向，要与张力换能器弹性悬梁的前端上下移动的方向保持一致。使能量转换和线性关系良好，符合张力换能器设计与使用上的要求。一般张力换能器的调零电位器设计为暗调节，为了方便使用，其暗调节孔朝上，故张力换能器有暗调节孔的一面为上。
3. 影响骨骼肌收缩效能的因素
肌细胞最本质的功能是将化学能转变为机械功，产生张力和缩短。肌肉收缩效能表现为收缩时产生的张力和/或缩短程度以及产生张力或缩短的速度。横纹肌的收缩效能由收缩前或收缩时承受的负
荷、自身的收缩能力和总和效应等因素决定的。（所谓总和指骨骼肌收缩的叠加效应）
通过收缩的总和，骨骼肌可快速调节其收缩强度，而心肌则不会发生总和。由于在体的骨骼肌的收缩是受神经控制的，故收缩的总和是在中枢神经系统的调节下完成的。它有两种形式，即运动单位数量的总和与频率效应的总和。
4. 刺激强度与骨骼肌收缩反应
利用电脉冲刺激离体的神经肌肉标本，可观察到收缩总和的现象。实验证明刺激增加，参与收缩的运动单位增加，收缩的强度亦增加。刺激支配腓肠肌的坐骨神经或直接刺激腓肠肌时，不同的刺激强度会引起肌肉的不同反应。当全部肌纤维同时收缩时，则出现最大的收缩反应。这时，即使再增大刺激强度，肌肉收缩的力量也不再随之加大。可以引起肌肉发生最大收缩反应的最小刺激强度为最适刺激强度。
三．实验设备
１．实验材料：青蛙一只。
２．实验试剂：任氏液。
３．实验器材：张力换能器（双凹夹和肌动器）、支架、玻璃针、镊子、手术剪、普通剪、神经剪、绳子、蜡盘、培养皿、胶头滴管、铜锌弓、生理信号采集系统、电脑、电极线。
四．方法与步骤
1.蛙坐骨神经-腓肠肌标本的制备
将探针在枕骨大孔处垂直插入，先是左右摆动探针以横断脑和脊髓的联系，再将探针向前方插入颅腔，旋转并摆动探针以捣毁青蛙的脑组织。将探针转向后方并插入脊椎管内。
将动物腹位放在蜡盘上。在两前肢的下方将皮肤做环周切开。用带齿镊或手撕去前肢以下的全部皮肤。剪开腹壁，在尾杆骨上方2～3节脊椎处，拦腰剪断脊柱和上半段蛙体。弃掉蛙体上半段后的标本置于盛有任氏液的培养皿中。
取一腿放于蛙板上，将标本背侧向上放置。 顺神经走向剪去沿途的小分支，将神经从半膜肌和股二头肌的肌缝中分离出来。再使标本腹面向上， 沿神经向腰部的走向， 用玻璃针小心剥离， 剪去神经干上的所有分支， 然后从脊柱根部将坐骨神经剪下（ 连一小块
脊椎骨）。将游离的坐骨神经搭于腓肠肌上； 在膝关节周围剪掉大腿的全部肌肉；用粗剪刀将股骨刮干净，然后在股骨中部剪断，保留一小段股骨。在膝上约2cm 处剪断股骨。认清小腿上的腓肠肌，并在其跟腱下方穿线打方结，保留结线8厘米长。提起结线剪断跟腱，游离腓肠肌。游离腓肠肌至膝关节处，在膝下剪断胫骨。 标本制备完成，将其放在任氏液中浸泡待用。用锌铜弓（电极）检查标本的活性正常与否。
2.连接装置和仪器设备
将电脑和生理信号采集系统打开，并将其连接。将支架和双凹夹、肌动器及张力换能器连接，用电极线将张力换能器连接。拿出泡在任氏液中的标本，使神经放在肌动器电极上，肌肉一端的绳子结在换能器的小孔上，使线垂直，肌肉处于合适的松紧度。
3.实验观察
① 选定实验项目后，在弹出的刺激器参数设置菜单中，首先将“强度递增刺激”模式改为“单刺激”，刺激波宽设为1ms，并将默认的刺激幅度适当调高。
② 点“开始采集”快捷键，查看显示屏上是否出现扫描线，进一步
“调零”和调节“扫描速度”。
③ 在连线扫描的基础上，点“刺激”键，给予标本单刺激，观察标本有无反应，显示屏上是否有收缩波出现。如果标本没有收缩反应，在确定标本活性正常的情况下，这时应一边增强刺激方波的电压（刺激强度），一边再刺激观察，同时要注意，仪器有无正常的刺激输出，刺激电极是否与标本接触良好。如果有收缩反应，却记录不出收缩波形，则应检查换能器、采集系统、信号输入连线等，并调节仪器灵敏度等参数，直到显示出收缩波形。
④ 在确定仪器、标本、装置等均无问题，能记录到肌收缩波形的前提下，实验条件不变，进一步改变（减小）刺激电压，测出刺激的“阈值”0.17V。
⑤ 将刺激参数调回“强度递增单刺激”的模式（组内刺激脉冲数为
1），以稍低于“阈值”的刺激电压0.17V，作为起始刺激强度，再视标本活性的高低，调整好刺激递增的电压值（步幅）0.02V。当刺激强度达到某一数值后，肌肉收缩幅度不再随刺激增加而升高。记录此时的收缩曲线和刺激强度。
五． 实验结果及讨论
＜一＞单收缩实验结果及分析
腓肠肌单刺激收缩
在波宽0.1ms情况下，选择“单刺激”模式，强度在0.1V开始实验刺激，肌肉没有收缩。再试验0.2V，发现肌肉有了收缩。再取0.15V，无收缩。取0.16V，无收缩。取0.17V，图像有突出，肌肉收缩。因此，阈值为0.17V。
＜二＞刺激强度与收缩反应实验结果及分析
腓肠肌刺激强度与骨骼肌收缩反应的关系
在该实验中，刺激强度逐渐递增，最小为0.1V，强度增量为0.0125V。由于实验截图原因使图不完整，这里补充说明。由上图中可以看出，在0.17V刺激左右，腓肠肌开始有收缩。在一定的范围内，随着刺激强度的增加，收缩加大。到了一定的值0.28V左右，收缩强度基本保持不变。
实验图缘故，又做了第二次，图如下。
腓肠肌刺激强度与骨骼肌收缩反应的关系
实验结果与第一次相同，最适刺激胃0.28V。但与第一次相比，相同强度刺激肌肉收缩不如上次，多次的刺激使肌肉疲劳。
＜三＞实验注意点
1．在剥制标本时，不能用金属器械触碰神经干。
2．分离肌肉时，注意按肌肉的层次进行，不要乱剪。分离神经时，一定要把周围的结缔组织剥离干净。
3．在标本制备过程中，勿损伤或用力牵拉神经，术中应经常用Ringer液润湿神经和肌肉。
4.固定张力换能器时，多采用“一维微调固定器”，由上下位置调节钮控制，可在小范围内（上下）精细的移位。这不仅方便了实验操作，也有利于前负荷的控制。
5.测量的方向，即力与位移的方向，要与张力换能器弹性悬梁的前端上下移动的方向保持一致。使能量转换和线性关系良好，符合张力换能器设计与使用上的要求。
6.记录肌肉收缩类实验指标时，张力换能器金属弹性悬梁外露的前端向下移位（下拉），收缩曲线为正立的，即肌收缩时，基线上移，舒张时下移，较为符合一般描记观察的习惯。
7.在使用时不能用手牵拉弹性梁和超量加载。张力换能器的弹性梁屈服极限为规定量程的2～3倍。有经过防水处理，水滴入或渗入换能器内部会造成电路短路，损坏换能器。
8.换能器与记录仪或生理信号采集处理系统配合使用时，为了精确测量，需要调零和定标（自动平衡类产品不需换能器调零）。
9.标本兴奋性必须良好，经常滴加少量任氏液保持湿润。
10.不进行正式记录时，电子刺激器输出应断开，以免不必要的、频繁的刺激。
11.刺激器两输出端不要短路（碰在一起）。
12.用刚能引起肌肉最大收缩的强度刺激，不要刺激过强而损伤神经。
13.当直接刺激神经失效时，可直接刺激肌肉。
<四>讨论与感想
在此次试验中，解剖青蛙的技术我比上一次要成熟，能更快地找出神经并操作。但是，实验中队友的肌肉完全对刺激没有反应，由于操作中地用了剪刀多次碰到神经。另外，我们对操作系统的不熟练，拖延了时间，使神经暴露太久，并未能及时地加任氏液，神经失活。在第一次的教训下，我们先把电脑操作熟练，不时加入任氏液。动作迅速，避免手接触神经，第二次我们获得了理想的实验结果。
在此实验中，我明白了要勇于接受失败，并从中探索出原因，进行下次的修正。
第二篇：肌肉收缩实验 英文实验报告
20##年春季学期 机能实验学实验报告
日 期：2014/5/20
