生理心理学：牛蛙实验报告

　实验名称：坐骨神经腓肠肌标本制备& &

　不同强度和频率的刺激对肌肉收缩的影响

　一、实验目的 ①掌握基本手术器械的使用方法，学习制备具有正常兴奋收缩功能的蛙类坐骨神经腓肠肌标本的基本操作技术。

　②学习神经-肌肉实验的电刺激方法及肌肉收缩的记录方法。

　③观察刺激强度与肌肉收缩反应的关系。

　④观察不同频率的阈上刺激引起肌肉收缩形式的改变及关系。

　二、实验摘要

　肌肉组织的兴奋主要表现为收缩活动。一个刺激是否能使组织发生兴奋，不仅与刺激形式有关，还与刺激时间、刺激强度有关。用方形电脉冲刺激组织，在一定的刺激时间（波宽）下，刚能引起组织发生兴奋的刺激称为阈刺激，所达到的刺激强度称为阈强度；能引起组织最大兴奋的最小刺激，称为最大刺激，相应的刺激强度叫最大刺激强度；界于阈刺激和最大刺激间的刺激称为阈上刺激，相应的刺激强度称为阈上刺激强度。

　肌肉收缩的形式，不仅与刺激本身有关，而且还与刺激频率相关。若刺激频率较小，使刺激间隔大于一次肌肉收缩舒张的持续时间，则肌肉收缩表现为一连串的单收缩；增大刺激频率，使刺激间隔大于一次肌肉收缩舒张的时间、小于一次肌肉收缩舒张的持续时间，则肌肉产生不完全强直收缩；继续增加刺激频率，使刺激间隔小于一次肌肉收缩的收缩时间，则肌肉产生完全强直收缩。

　三、材料与方法 （1）材料：培养牛蛙、任氏液、常用手术器械、粗剪刀、蛙板、蛙钉、锌铜弓、培养皿、滴管、棉线、张力换能器、双凹夹、三角支架、保护电极、一维位移微调器、RM6240C 型多道生理信号采集处理系统 （2）方法：

　1、坐骨神经腓肠肌标本制备 ①材料：牛蛙、常用手术器械、玻璃板、锌铜弓、培养皿、滴管、任氏液、粗剪刀、蛙板、蛙钉、粗棉线 ②方法：使用毁髓针将牛蛙进行双毁髓，用手术器械剥离后肢标本，依次分离两后肢，坐骨

　神经，股骨头，游离腓肠肌后使用锌铜弓进行检验，获得具有正常兴奋收缩功能的腓肠肌标本。

　2、不同强度和频率的刺激对肌肉收缩的影响 ①材料：蛙、任氏液、常用手术器械、粗剪刀、蛙板、蛙钉、棉线、大头针、张力换能器、双凹夹、三角支架、保护电极、一维位移微调器、RM6240 型多道生理信号采集处理系统 ②方法：启动电脑与 RM6240 型系统软件，设置仪器参数与时间参数（仪器参数：通道模式为张力，采样频率 400hz-1khz，扫描速度 1s/div，灵敏度 10-30g，时间参数：放大倍数100-200，耦合方式为 DC，上限频率 10HZ，采样间隔：1-5ms）。将腓肠肌跟腱的扎线固定在张力换能器的悬臂梁上，调节微距调节器（前负荷：1.5g），把刺激电极放在刺激电极上，保持接触良好。改变刺激强度与刺激频率（刺激强度实验：刺激方式单次，刺激波宽 0.1ms，刺激强度从 0.1v 逐渐增大，强度增量 0.05v，连续记录肌肉收缩曲线，记录阈刺激和最大刺激值，测量每一刺激强度所对应的肌肉收缩张力；测量最大刺激时肌肉的收缩期和舒张期的时间。刺激频率实验：采用连续单刺激，自动频率方式，起始频率 1hz，结束频率 30hz，步长 1hz，组间延时大于 5s，连续记录不同频率时的肌肉收缩曲线，观察不同频率时的肌肉收缩形态和张力变化，观察测量各刺激频率所对应的肌肉收缩的最大张力），观察并记录其对骨骼肌收缩的影响。

　四、实验结果 （1）坐骨神经腓肠肌标本制备

　 在实验中，双毁髓后的牛蛙四肢瘫软，双腿下垂不再进行收缩。解剖后，可看见牛蛙心

　脏仍在收缩跳动，并能观察到胃、肝、两侧的肾、大小肠、肺部等器官。游离腓肠肌后，用锌铜弓检验坐骨神经的正常兴奋收缩功能，当蘸有液体的锌铜弓接触坐骨神经时，能明显引起腓肠肌收缩舒张。

　（2）刺激频率对骨骼肌的收缩的影响 ①实验截图：

　 ②实验数据：

　实验项目

　收缩形态

　 张力变化

　 收缩最大张力

　刺激频率（Hz）

　1 收缩 2.63±0.61 3.24 2 不收缩 2.65±0.7 3.35 3 收缩 2.67±1.01 3.68 4 收缩 2.7±1.44 4.14 5 收缩 2.74±1.73 4.47 6 收缩 2.78±1.89 4.67 7 收缩 2.83±1.88 4.71 8 收缩 2.89±1.85 4.74 9 收缩 2.93±1.96 4.89 10 收缩 2.98±1.98 4.96 11 收缩 3.02±2.04 5.06 12 收缩 3.06±2.09 5.15 13 收缩 3.09±2.19 5.28 14 收缩 3.14±2.26 5.4 15 收缩 3.18±2.39 5.57 16 收缩 3.24±2.48 5.72 17 收缩 3.28±2.51 5.79 18 收缩 3.31±2.46 5.77 19 收缩 3.32±2.45 5.77

　20 收缩 3.35±2.44 5.79 21 收缩 3.39±2.51 5.9 22 收缩 3.45±2.56 6.01 23 收缩 3.51±2.65 6.16 24 收缩 3.61±2.71 6.32 25 收缩 3.68±2.93 6.61 26 收缩 3.83±3.06 6.89 27 收缩 3.9±3.17 7.07 28 收缩 3.99±3.23 7.22 29 收缩 4.98±2.22 7.2 绘制折线图可得：

　刺激频率与骨骼肌张力平均值变化关系01234561 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29刺激频率张力大小系列1

　根据图表，我们可知折线图总体平缓，呈上升趋势，且上升幅度小。即刺激频率逐渐提高时，张力大小随之增大，且增幅小。在刺激频率较小与较大时，增加相同量的刺激频率，所引起的张力增大值相近。

　（3）刺激强度对骨骼肌收缩的影响 ①实验截图：

　②实验数据：

　实验项目 收缩幅度（g）

　收缩期时间（s）

　舒张期时间（s）

　刺激强度（V）

　0.2 0.044 — — 0.3 0.029 — — 0.4 0.059 — — 0.5 0.264 — — 0.6 0.476 — — 0.7 0.447 — — 0.8 0.447 — — 0.9 0.44 — — 1 0.462 — — 1.1 0.498 — — 1.2 0.469 — — 1.3 0.513 — — 1.4 0.447 — — 1.5 0.418 — — 1.6 0.528 0.05 0.2

　绘制折线图得：

　不同刺激强度对骨骼肌收缩的影响00.10.20.30.40.50.61 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16刺激强度（0.1V）收缩幅度（g）系列1

　根据图像，我们可知当刺激强度逐渐增大时，收缩幅度先是跳跃性增大，其后保持一定波动，到达某个最大值开始逐渐下降。

　五、讨论 1、坐骨神经-腓肠肌标本在受到电刺激时是否表现“全或无”的特性，为什么？ 答：

　首先，“全或无现象”所描述的是“细胞要产生动作电位，刺激强度和刺激持续时间必须达到一定的阈值。任何性质的刺激一旦刺激强度达到了阈值，动作电位就会立刻产生，刺激强度和刺激持续时间低于阈值不产生动作电位（无），动作电位一旦发生，其幅值达到最大（全）”。——摘自《人体生理学》（第三版）

　我认为，在刺激强度-收缩幅度实验中某种程度上存在“全或无”现象，在刺激频率-收缩幅度实验中则并不存在该现象。

　上图为刺激频率-收缩幅度的整体数据图像，可知在 0.1-3V 的范围内，收缩幅度缓慢且不断上升，不存在收缩幅度“立刻产生”且“一旦发生幅值达到最大”的现象。

　 上图为刺激强度-收缩幅度实验的整体数据图像，可知强度在达到某个阈限后，显著且稳定地产生了收缩幅度，并在测量中获得了一系列相对近似的收缩幅度。整体符合“全或无”特性。同时，开始阶段产生的少量较弱收缩幅度，及各个测得幅度之间的差异，也表示了此实验只是在一定程度上接近“全或无”特性。

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