實驗不同頻率的刺激對肌肉收縮的影響摘要利用蟾蜍坐骨神經腓腸肌標本，研究不同頻率的電刺激對肌肉收縮的影響，并學會使用微機生物信號采集處理系統和換能器。刺激神經會引起肌肉收縮，而肌肉收縮的形式，不僅與刺激本身有關，而且還與刺激頻率有關。當刺激頻率較小，刺激的間隔大于一次收縮舒張的持續時間時，肌肉表現為一連串的單收縮；增大刺激頻率，是刺激的間隔大于一次肌肉收縮舒張的持續時間、小于一次肌肉收縮舒張的持續時間，則肌肉產生不完全強直收縮；繼續增加刺激頻率，是刺激的間隔小于一次肌肉收縮的收縮時間，則肌肉產生完全強直收縮。關鍵詞：不完全強直收縮；完全強直收縮；坐骨神經腓腸肌標本引言：此實驗所用的蟾蜍坐骨神經腓腸肌標本在實驗教學中應用廣泛，而且目前關于神經肌肉刺激的研究正在不斷深入，雙通道神經肌肉電刺激儀的發明也給廣大的癱瘓病人帶來了福音。這種以低頻脈沖電流刺激神經肌肉以治療疾病的方法稱為神經肌肉電刺激療法(NMES)。對病變神經及其支配的肌肉進行電刺激可以引起肌肉節律性收縮，改善血液循環，促進靜脈與淋巴回流，延緩病肌的萎縮，有助于肌纖維的代償性增生，促進神經興奮和傳導功能的恢復。材料和方法實驗材料實驗對象：蟾蜍實驗工具：蛙板、鋅銅弓、探針、粗剪刀、細剪刀、瓷碗、培養皿，尖鑷子、玻璃分針實驗試劑：任氏液實驗儀器：鐵支架、微調固定器、刺激輸出線、肌動槽、張力換能器、RM6240微機生物信號處理系統。實驗方法離體蟾蜍坐骨神經腓腸肌標本制備實驗系統連接和參數設置：實驗菜單中選擇“刺激頻率對谷歌肌收縮的影響”選擇菜單中選擇“強度/頻率”顯示刺激參數肌動槽—坐骨神經腓腸肌，張力換能器—RM6240前負荷調至4g。波寬0.1ms,頻率遞增刺激，組間隔4s,強度2V,記錄，打標，開始刺激。實驗觀察：刺激頻率按1Hz、2Hz、3Hz…逐漸增加，連續記錄不同頻率是的肌肉收縮曲線，觀察肌肉收縮形態和張力的改變統計方法:結果以X±S表示，統計采用Studenttest方法實驗結果圖1：刺激頻率對骨骼肌收縮的影響(橫坐標：頻率縱坐標:張力大小)由圖可知：在刺激強度變化率恒定的條件下，在1Hz的刺激下表現為單收縮，在11Hz的刺激下表現為不完全強直收縮；在21Hz刺激下表現為強直收縮；在大于21Hz刺激下，肌肉已經出現疲勞從而表現為收縮減少。當刺激頻率較小，刺激的間隔大于一次肌肉收縮舒張的持續時間，則肌肉收縮表現為一連串的單收縮；增大頻率刺激，使刺激的頻率大于一次肌肉收縮的時間、小于一次肌肉收縮舒張的持續時間，則肌肉產生不完全強直收縮；繼續增加刺激頻率，使刺激的時間小于一次肌肉收縮時間，則肌肉出產生完全強直收縮。實驗討論1．為什么刺激頻率增高肌肉收縮的幅度也增高？一個脊髓神經前角運動神經元及其軸突分支所支配的全部肌纖維，稱為一個運動單位。弱收縮時，僅有少量的和較少的運動單位發生收縮；隨著收縮的加強，可有越來越多和越來越大的運動單位參加收縮，產生的張力也隨之增加。2．連續刺激神經，坐骨神經腓腸肌標本會出現疲勞現象嗎？為什么？會出現疲勞。因為短時間劇烈運動時出現的疲勞，往往與細能源物質的消耗以及乳酸等代謝產物的堆積這些外周的因素有關。H+與Ca2+競爭肌鈣蛋自上的結合位點，減少了肌鈣蛋白的激活率，影響了橫橋的形成此外，此外H+濃度升高也會抑制鈉泵的活力，使橫橋擺動所需能量不足。3．對實驗結果和現象進行機制分析討論。單收縮時胞質內Ca2+濃度升高的持續時間太短，以致被活化地收縮蛋白尚未產生最大張力時，胞質Ca2+濃度就已經開始下降。強直收縮時，則細胞連續興奮，是細胞內Ca2+濃度持續升高，因此收縮張力可達到一個穩定的最大值。4．通過對“不同頻率的刺激對肌肉收縮的影響”的研究，在醫學治療上有什么應用？a.神經肌肉電刺激療法(NMES)用于治療廢用性肌肉萎縮，增加和維持關節活動度，減輕肌肉痙攣以及促進失神經支配肌肉的回復的等。并且早在1982年，美國FDA已正式宣布此方法是安全的。b.盆底肌鍛煉與電刺激聯合生物反饋,是治療產后女性性功能障礙的一種良好方法,是臨床未來需普及推廣的治療方法之一。c.電刺激修復動眼神經損傷。d.脊髓電刺激遙控止痛。5.在實驗過程中由于采用的是離體實驗標本，所以成功率不是很高，所以可否采取在體的標本呢？通過對比，我們可以發現在體的坐骨神經腓腸肌標本其實更易控制，而且不易損傷坐骨神經，所以在以后的實驗中我們可以嘗試用在體的標本做實驗。然而，在體的實驗標本又是否能保證實驗結果的準確性呢？因此我們可以設置對照試驗，真正比較在破壞腦脊髓的情況下，離體與在體對實驗結果是否真的有影響。 通過對比，我們可以發現在體的坐骨神經腓腸肌標本其實更易控制，而且不易損傷坐骨神經，所以在以后的實驗中我們可以嘗試用在體的標本做實驗。然而，在體的實驗標本又是否能保證實驗結果的準確性呢？因此我們可以設置對照試驗，真正比較在破壞腦脊髓的情況下，離體與在體對實驗結果是否真的有影響。參考文獻李世亭;王旭輝;朱寧喜;李心遠;張文川;仲駿;;動眼神經功能修復實驗研究[J];中華神經外科疾病研究雜志;2006年02期朱寧喜；動眼神經損傷后神經再生和電刺激對其作用的研究；山東大學2009年趙晴晴；健康時報,2010-03-25陳月菲，鄭恒，盧廣興，肖行貞；肇慶衛生學校，廣東肇慶.張志琴，劉政政，趙磊，李麗，馬秀敏；石河子大學醫學院醫療系,新疆石河子832002;新疆醫科大學,新疆烏魯木齊830008劉紫荊