【机能实验指导】3骨骼肌的单收缩、复合收缩及强直收缩

西安交通大学医学院教案 课程名称 机能学实验 授课方式 任课教研室 任课教师 授课年级 04级五年制 授课时间 目的要求 1. 观察刺激频率与肌肉收缩形式之间的关系，理解形成复合收缩 与强直收缩条件。 2. 观察负荷对肌肉收缩的影响； 3. 理解肌肉收缩对张力与长度变化的条件 1. 制备坐骨神经－腓肠肌标本 2. 利用BL－420系统施加刺激，观察肌肉收缩的形式 3. 分别改变肌肉前后负荷，观察肌肉收缩张力与长度变化 重点与难点 1. 强直收缩形成的条件 2. 负荷装置的原理 3. 肌肉收缩对张力与长度变化的条件 具体安排 时间分配 1. 原理讲解30min，标本制备40min，观察刺激频率与肌肉收缩形式之间的关系40min，观察负荷对肌肉收缩的影响50min，总结20min，机动20min 教具 标本制备常用器械，万能支架，描记杠杆，张力换能器 教学后记 《机能学实验》第三次内容 骨骼肌的单收缩、复合收缩及强直收缩 负荷与肌肉收缩形式的关系 实验一 骨骼肌的单收缩、复合收缩及强直收缩 【实验目的】： 　 1. 观察刺激频率与肌肉收缩形式之间的关系，理解形成复合收缩与强直收缩条件。 　 2. 进一步学习使用电子刺激器、BL-420系统的方法。 　 3. 巩固蟾蜍坐骨神经-腓肠肌标本制备技能。 【实验原理】 肌肉兴奋的外在现是收缩。给肌肉一个有效刺激，肌肉将发生一次收缩，称为单收缩。单收缩一般要经历潜伏期、收缩期和舒张期三个过程。使用相继的两个有效刺激作用于肌肉，如果相继的两个刺激的间隔时间大于该肌肉单收缩的全部时间，则出现波形互相分开的两个单收缩；逐渐缩短两个刺激的间隔时间，使第二个刺激落在第一个收缩的舒张期，从而引起两个单收缩的复合，即舒张期复合收缩；再缩短两个刺激的间隔时间，使第二个刺激落在前一个收缩的收缩期或缩短期，此时前后两个单收缩也会复合起来，形成一个收缩幅度比较高的收缩波形，称为收缩期复合收缩。如果将一串有效刺激加于肌肉，可因刺激频率不同呈现不同的收缩波形。如果频率很低，即两个刺激的间隔很大，则出现一连串单收缩；逐渐增大刺激频率，若每两个刺激的间隔长于单收缩的收缩期而又短于其全部历时时，则出现相邻两个波形不同程度的复合，其曲线特点呈锯齿状，即为不完全强直收缩；再继续加大刺激频率，则肌肉处于完全、持续的收缩状态，看不出单收缩的舒张期的痕迹，此即完全强直收缩。强直收缩的幅度大于同样刺激条件下单收缩的幅度，而且在一定范围内随刺激频率的增大，收缩高度也增大。正常机体在自然状态下的肌肉收缩，几乎都是完全强直收缩。 　 本实验通过固定刺激的其它参数，仅改变刺激频率的方法描记各种收缩形式，从而验证刺激频率与肌肉收缩形式之间的关系。 【实验材料】 　 1. 动物：蟾蜍 　 2. 试剂和药品：任氏液 　 3. 装置和器材：支架、刺激导线、BL－420生物信号采集系统 　 4．手术器械一套。 【实验方法】 　 1.制备坐骨神经-腓肠肌标本，将标本置于任氏液中浸泡10～15分钟。 　 2.将标本固定于支架上，连接刺激导线。 3.打开参数对话框，调节刺激参数：单刺激、波宽0.5ms、刺激强度由0.1v依次递增，寻找最适刺激强度（收缩幅度最高时的最小刺激强度）。 4.固定最适刺激强度，选择双刺激，调节刺激频率（或刺激间隔时间），使产生不完全复合收缩及完全复合收缩。 5.选择串刺激，串长30个，调节刺激频率（或刺激间隔时间）， 　 【注意事项】 　　 每次刺激之后，应让肌肉有相同的休息时间（0.5～1分钟），并给标本滴加任氏液。 【讨论思考】 　 1.怎样理解潜伏期？本实验中的潜伏期包括哪些时间因素？   　 2.说明形成复合收缩和强直收缩的条件。完全强直收缩有何生理意义？ 【讨论思考题答案】 1、怎样理解潜伏期？本实验中的潜伏期包括哪些时间因素？   潜伏期为刺激开始施加与肌肉开始发生收缩之间的时间。包括刺激形成的时间，肌肉细胞产生兴奋的时间，肌细胞发生收缩的时间。 　 2.说明形成不完全和完全强直收缩的条件。完全强直收缩有何生理意义？ 将一串有效刺激加于肌肉，若每两个刺激的间隔长于单收缩的收缩期而又短于其全部历时时，则出现相邻两个波形不同程度的复合，其曲线特点呈锯齿状，即为不完全强直收缩；再继续加大刺激频率，则肌肉处于完全、持续的收缩状态，看不出单收缩的舒张期的痕迹，此即完全强直收缩。强直收缩的幅度大于同样刺激条件下单收缩的幅度，而且在一定范围内随刺激频率的增大，收缩高度也增大。这样可以产生较大的收缩张力。 实验二 负荷与肌肉收缩形式的关系 【实验目的】 1.观察负荷对肌肉收缩的影响； 2.理解肌肉收缩对张力与长度变化的条件 【实验原理】 肌肉的正常收缩不仅需要一定的负荷，而且肌肉收缩的形式也与负荷有关。负荷是指加给肌肉的重量或阻力。 前负荷——收缩前给与肌肉的负荷。 作用：使肌肉处于一定初长度，使肌肉具备一定收缩能力，进而影响肌肉收缩功能。 后负荷——收缩开始后遇到的负荷或阻力。 作用：影响肌肉收缩张力，开始缩短的时间，缩短速度及距离，影响肌肉做功。 固定后负荷，对离体骨骼肌施加不同的牵拉力或重量，观察前负荷对肌肉收缩的作用；反之，观察后负荷对肌肉收缩的作用。 【实验材料】： 1. 动物：蟾蜍 　 2. 试剂和药品：任氏液 　 3. 装置和器材：BL-420系统、肌动器、支架。 【实验方法】： 1、前负荷 1）.剪去股骨干，在肌腱处结扎，一端固定于前负荷牵拉线，一端挂于张力换能器。将大头针刺入腓肠肌，直接刺激肌肉。 图一. 前负荷与收缩装置图 图二 前负荷与收缩张力的关系 2.选择通道信号（张力）→ 打开参数对话框 → 单刺激 → 开始。波宽0.5ms，最适强度，其余为默认值 3.调节万能杠杆旋钮，调节肌肉牵引线位置，观察肌肉被动牵拉张力变化 → 在屏幕纵坐标为1、3、5、10、15g时分别给予刺激 → 观察不同前负荷是主动张力的变化。找出最适前负荷——肌肉收缩张力最大时的前负荷。 2、 后负荷 1）、剪去股骨干，在肌腱处结扎，一端给予最适前负荷（用相应克数的砝码），砝码下方放置一托盘，使砝码刚好接触托盘，避免实验中添加砝码是对肌肉造成前负荷的改变。 2）、最适前负荷根据前一实验选择 → 递增砝码，观察不同后负荷对收缩的影响。 图三 后负荷与收缩装置图 图四 后负荷与收缩速度的关系 【讨论思考】： 1.为何前负荷不同，肌肉收缩效能不同？（参考图二） 2.后负荷与收缩张力、速度和距离的关系？（参考图四） （正变） （反变） 【讨论思考题答案】 1.为何前负荷不同，肌肉收缩效能不同？（参考图二） 前负荷的大小直接影响肌肉收缩的初长度。从肌丝的结构来讲，直接影响粗细肌丝的重叠程度。在最适前负荷时，粗细肌丝的重叠程度适宜，可以产生最大的收缩张力；前负荷较大，初长度长，则粗细肌丝的重叠程度减小，肌肉收缩张力减小；反之，若前负荷较小，则粗细肌丝重叠程度增大，细肌丝可能重叠在一起，影像肌丝滑行，肌肉收缩张力也减小。 2.后负荷与收缩张力、速度的关系？（参考图四） （正变） （反变） 当后负荷增加时，肌肉收缩的阻力增大，横桥完成摆动的过程减慢，导致肌肉缩短需要更长时间，即缩短速度减慢；同时也导致每一瞬间将有更多的横桥与肌动蛋白发生作用，从而产生的张力增加。 【教学要求】 知识点：刺激频率与肌肉收缩形式之间的关系；负荷对肌肉收缩形式的影响。 操作重点：骨骼肌单收缩、复合收缩、强直收缩；找出骨骼肌收缩的最适前负荷，描记不同后负荷与收缩速度的关系曲线。