實驗報告1 組織興奮性的觀察

【實驗目的】

利用蟾蜍坐骨神經-腓腸肌標本，觀察電刺激神經引起肌肉的反應，進而印證神經肌肉組織的生理特性。

【實驗原理】

興奮性是指活的細胞、組織等對刺激發生反應的能力。肌肉、神經、腺體稱為可興奮組織，它們有較大的興奮性。神經細胞的興奮性表現為動作電位，肌肉細胞的興奮性直直觀表現為收縮活動。

乙個刺激是否能使組織發生興奮，不僅與刺激形式有關，還與刺激時間、刺激強度、強度-時間變化率三要素有關，用矩形脈衝電刺激組織，則組織興奮只與刺激強度、刺激時間有關。

肌肉收縮的形式，不僅與刺激本身有關，而且還與頻率有關。當刺激頻率較小，刺激間隔大於一次肌肉收縮舒張的持續時間時，則肌肉收縮表現為一連串的單收縮；增加刺激頻率，單收縮會出現疊加，出現不完全強直收縮甚至完全強直收縮。

本實驗製備坐骨神經-腓腸肌標本，然後通過電刺激坐骨神經引起與之相連的腓腸肌收縮來觀察標本的興奮性表現，並觀察興奮性產生的特點、刺激強度與肌肉興奮大小的關係、不同刺激頻率引起肌肉收縮形式的變化等。

【實驗材料】

1、器材：d95微機實驗教學系統，蛙手術器械，肌板，雙凹夾，小燒杯，滴管，蛙板，棉花，棉線，圖釘。

2、藥品：任氏液。

3、動物：蟾蜍。

【實驗方法】

1、蟾蜍坐骨神經-腓腸肌標本製備

（1）破壞腦和脊髓

（2）剪除軀幹上部及內臟（五剪法）並剝皮

（3）游離坐骨神經至膝關節

（4）製成坐骨神經-腓腸肌標本

將標本放入任氏液中浸泡10分鐘左右，待其興奮性穩定後再進行實驗。

2、坐骨神經-腓腸肌標本固定及儀器連線

（1）坐骨神經-腓腸肌標本的股骨固定於肌板上電極旁的小孔內，並使腓腸肌在股骨上方，肌腱紮線與換能器相連，坐骨神經置於刺激電極上；

（2）電刺激輸出與肌板上的刺激電極相連，負極靠近腓腸肌。

3、觀察專案

（1）閾強度的測定

波寬選擇20ms，調節強度細調鈕，由0逐漸增大，分別按手動單次鈕刺激神經，用d-90生理實驗系統記錄肌肉收縮曲線，根據收縮曲線確定閾刺激、閾上刺激強度。

（2）腓腸肌單收縮、不完全強直收縮、完全強直收縮記錄

選擇一適當的閾上刺激強度，波寬10ms，選擇刺激間隔分別為1000、500、200、100、50ms，即刺激頻率分別為1、2、5、10、20hz。以不同刺激頻率刺激神經，每次刺激持續約2s。觀察並記錄單收縮、不完全強直收縮、完全強直收縮曲線，其刺激頻率分別為多少。

【實驗結果】

實驗引數

1、2、3、4為單次刺激，波寬10ms，刺激強度分別為0.08v，0.16v，0.24v，0.31v

1』2』3』4』5』為連續刺激產生，波寬10ms，刺激強度0.24v，頻率分別為1hz，2hz，5hz，10hz，20 hz

現象剛能使肌肉發生興奮的是波形1的刺激，為閾刺激；

波形3的刺激時能引起組織發生較大的收縮，為一合適的閾上刺激；

1』和2』是受到連續刺激後產生的連續單次刺激，2』的收縮頻率大於1』；

3』肌肉產生不完全強直收縮，前一次收縮還未結束就緊接著下一次收縮；

4』，5』表示肌肉產生了完全強直收縮。

結論標本坐骨神經的電刺激閾強度為0.08v；

頻率為1 hz和 2 hz時，肌肉產生單收縮；

頻率為5 hz時，肌肉產生不完全強直收縮；

頻率為10 hz和 20 hz時，肌肉產生完全強直收縮。

【注意事項】

1. 不能用器械尖端或粗糙物碰觸神經肌肉。

2. 要經常用任氏液濕潤標本，以免乾燥死亡。

3. 除錯電子刺激器刺激引數時。應保證刺激器一定沒有刺激輸出。

4. 儀器均必須接地良好，否則會影響實驗。

【討論】

刺激神經使神經產生興奮，並沿神經纖維傳導，興奮通過神經肌接頭的化學傳遞，使終板膜上產生終板電位，終板電位可以引起肌肉也產生興奮（ap），傳遍整個肌纖維，再通過興奮-收縮耦聯使肌纖維中粗細肌絲產生相對滑動--巨集觀上表現為肌肉收縮。

骨骼肌受到一次短暫的有效刺激後會發生一次迅速的收縮反應，稱為單收縮。單收縮的強度與刺激強度有關。本實驗中測到的閾強度應為坐骨神經興奮的閾強度，而不是肌肉興奮的閾強度。

引起神經興奮的刺激強度至少要達到閾值，這樣可使坐骨神經中興奮性最大的那部分神經纖維首先興奮，從而引起它們所支配的肌纖維收縮。隨著刺激強度增大，意味著坐骨神經中興奮的神經纖維數量增多，同時也引起它們所支配的肌纖維收縮的數量也增多，故肌肉的收縮幅度增大。一旦刺激足夠大，使坐骨神經中所有神經纖維都興奮，也就使它們所支配的所有肌纖維都收縮，這時肌肉收縮幅度即達到最大。

因此，刺激神經還存在頂強度，這個強度就是能引起神經中所有神經纖維都興奮的最小刺激強度。

單收縮的全過程可分為潛伏期、收縮期和舒張期三個時期。

神經發放衝動的頻率會影響骨骼肌的收縮強度。當骨骼肌受到一定頻率的連續刺激時，前後兩次刺激的間隔大於一次單收縮的收縮期，但小於收縮和舒張期之和，則前後收縮在舒張期發生疊加，出現不完全強直收縮；如果進一步增加刺激頻率，使前後兩次收縮在收縮期時即發生疊加，則出現完全強度收縮。強直收縮的本質，應是在興奮-收縮耦聯階段，由於足夠快的刺激頻率導致產生足夠快的肌細胞ap，使興奮-收縮耦聯時釋放入肌漿的ca2+多於**量，從而肌漿中將維持乙個較高濃度的ca2+，導致粗細肌絲間不能分離而出現肌肉的強直收縮。

根據動作電位的「全或無」特點，無論是不完全強直收縮或完全強直收縮，伴隨每次刺激出現的肌肉動作電位只出現頻率加快，卻始終各自分離而不會發生融合或總和。因此，肌肉強直收縮與神經或骨骼肌動作電傳無關。另外，神經-肌接頭傳遞發生在骨骼肌動作電位前，故這部分即使出現前後傳遞的疊加也不會導致肌肉出現強直收縮。

思考題為什麼要將製備好的坐骨神經-腓腸肌標本先放在任氏液中浸泡一段時間？

答：本實驗中，將製備好的標本在任液中浸泡是為了減小其興奮性，以便更好地實驗。在製備坐骨神經-腓腸肌標本時，因為要剪掉一些肌肉，結果必然一些肌細胞被破壞，細胞內的物質將外滲到坐骨神經及腓腸肌周圍，這些物質中有大量的k+，結果神經周圍區域性組織液中k+濃度公升高，細胞內外k+濃度差減小，靜息電位上抬更加接近於閾電位，神經細胞的興奮性增大。

但太大的興奮性使得標本對刺激十分靈敏，可能刺激電極與標本接觸引起的接觸電位就會使標本發生興奮，使標本一直處於收縮狀態，將無法進行實驗。通過任氏液浸泡可以稀釋神經周圍的高k+狀態，使細胞內外的k+濃度差增大，從而靜息電位下移，與閾電位差距增大，神經纖維的興奮性下降。

實驗報告1 組織興奮性的觀察

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開放性實驗報告 1

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