【实验目的】
学习骨骼肌动作电位与机械收缩同步记录方法,观察分析骨骼肌兴奋的电变化与收缩之间的时间关系及各自的特点。
【实验原理】
在骨骼肌的兴奋-收缩耦联过程中,骨骼肌兴奋的电变化(动作电位)与收缩(长度与张力变化)是两种不同性质的生理过程,但又密切相关。当肌膜产生动作电位后,根据局部电流原理,动作电位可治肌膜迅速传播,并经由横管膜进入肌细胞内到达三联体。动作电位形成的刺激使终池膜上的钙通道开放,贮存在终池内的Ca2+顺浓度差以易化扩散的方式经钙通道进入胞质到达肌丝区域,使Ca2+与细肌丝肌钙蛋白结合,引发肌丝滑行过程,结果使肌细胞收缩。为验证它们之间的关系,必须同步记录这两种生理过程。本实验用张力换能器把蟾蜍腓肠肌的机械收缩转化为电能,使之也以电变化的波形曲线显示,这样就能把肌肉兴奋时的电变化与收缩的机械变化同时引入ZL-620生物信号采集处理系统,以观察分析它们之间的特点。
【实验对象】
蟾蜍。
【实验器材】
蛙类解剖手术器材、蛙钉、林格液、腓肠肌固定屏蔽盒、微调固定器、棉花、甘油、张力换能器和ZL-620生物信号采集处理系统等。
【方法和步骤】
1. 制备蟾蜍离体坐骨神经腓肠肌标本(标本两端均扎线),浸入林格液备用(制备方法见“实验一”)。
2. 实验装置
(1)将离体坐骨神经腓肠肌标本固定在屏蔽盒中。
(2)腓肠肌的跟腱结扎经固定在张力换能器的簧片上。
(3)坐骨神经放在刺激电极上,保持神经与刺激电极接触良好。
(4)棉花引导电极旋转在腓肠肌上,接触良好。
(5)启动ZL-620生物信号采集处理系统,点击ZL-620菜单“实验/常用生理学实验”,选择“骨骼肌兴奋时的电活动与收缩的关系”,设置放大器、采样和刺激器参数(表2-3-1)。刺激模式也可采用单刺激、串刺激。
表2-3-1 ZL-620放大器、采样和刺激器参数表
采样参数 |
刺激器参数 |
||||
显示方式 |
示波器或记录仪 |
刺激模式 |
自动幅度调节 |
||
采样间隔 |
20us |
主周期 |
2s |
||
X轴显示压缩比 |
20~100:1 |
波宽 |
0.1ms |
||
通道 |
通道2 |
通道3 |
通道4 |
幅度 |
0.5V |
DC/AC |
AC |
DC |
记录刺激标记 |
间隔 |
50ms |
处理名称 |
动作电位 |
张力 |
刺激标记 |
脉冲数 |
1 |
放大倍数 |
200~1000 |
50~100 |
5~50 |
延时 |
1ms |
Y轴压缩比 |
4:1 |
4:1 |
64:1 |
周期数 |
连续 |
3. 实验观察
(1) 观察腓肠肌的单收缩:用1~2s的主周期刺激坐骨神经,观察腓肠肌的单收缩曲线、动作电位波形和刺激标记以及三者之间的时间关系,计算从动作电位起点到肌肉收缩起点的时差(图2-3-1)。
(2) 观察腓肠肌强直收缩:可逐步改变串刺激的刺激频率,观察腓肠肌强直收缩时肌肉收缩曲线、动作电位波形的变化。
(3) 观察兴奋-收缩去耦联现象:用1~2s的主周期刺激坐骨神经,观察腓肠肌的单收缩曲线和动作电位波形,稳定后,用浸泡甘油的棉花盖于腓肠肌上,每隔30s刺激坐骨神经一次,观察多少分钟后只出现动作电位,而不出现腓肠肌收缩,为什么?
【实验结果】
将观察到的结果打印输出或描画于报告上。
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