生理学实验

一、神经和肌肉

实验1 坐骨神经腓肠肌标本的制备

坐骨神经干标本的制备

【实验目的】 学习坐骨神经腓肠肌和坐骨神经干标本的制备方法。

【实验原理】 两栖类动物的一些基本生命活动和生理功能与温血动物类似，但其离体组织所需存活条件比较简单，易于控制和掌握。因此在生理实验中常用蛙或蟾蜍的离体组织或器官作为实验标本来观察组织的兴奋性、兴奋过程、兴奋性的变化以及骨骼肌的收缩特点等。 【实验对象】 蟾蜍(或蛙)。

【器材和药品】 蛙类手术器械一套(蛙板、玻璃板、探针、粗剪刀、组织剪、眼科剪、眼科镊、大头针、玻璃分针、搪瓷碗、培养皿、滴管、纱布、丝线)、锌铜弓、任氏液。

【操作步骤和观察项目】

(1)破坏脑和脊髓：左手持蛙，用食指下压头部，拇指按压背部，使头前俯。右手持探针从枕骨大孔处垂直刺入，再将针插向前方刺入颅腔搅碎脑组织。将探针退回进针处，向下刺入椎管捣毁，待蛙四肢松软，表明脑和脊髓已完全破坏（图5-1）。

图5-1 破坏蛙脑和脊髓 图5-2 横断脊柱 图5-3 剪断躯干上部及内脏 图5-4 剥离皮肤

(2)剪除躯干上部及内脏：在骶髂关节水平以上1cm处剪断脊柱，将头、前肢及内脏一并剪除，保留腰骶部脊柱及后肢。在腹部脊柱的两旁可以见到坐骨神经丛(图5-2、图5-3)。

(3)剥皮：左手捏紧脊柱断端，右手捏住断端处皮肤边缘，用力向下剥掉全部后肢皮肤(肛门皮肤粘膜移行处先行剪开)，把标本放入任氏液中，洗净手及所有用

过的器械(图5-4)。

(4)游离坐骨神经：将后肢标本腹面向上用大头针固定于蛙板上，沿脊柱两侧用玻璃分针分离坐骨神经，用普通剪刀剪下一小段与神经相连的脊柱，提起脊柱，逐一剪去神经分支。从耻骨联合处将两下肢分开。 将一侧下肢背面向上，用玻璃分针划开梨状肌及附近的结缔组织，循坐骨神经沟(股二头肌与半膜肌之间)找出坐骨神经的大腿部分，提起坐骨神经，小心剪断坐骨神经的所有分支，一直游离到膝关节(图5-5)。

图5-5 坐骨神经走向示意图 图5-6 蛙坐骨神经腓肠肌标本示意图

(5)游离腓肠肌：将分离干净的坐骨神经搭于腓肠肌，在膝关节周围剪掉全部大腿肌肉，并用普通剪刀将股骨刮干净，在股骨中部剪去上段股骨。再于跟腱处用线结扎，剪断结扎处远端跟腱并游离腓肠肌至膝关节处，在膝关节以下将小腿其余部分全剪掉，这样即得到附着于股骨上、有坐骨神经支配的腓肠肌标本，立即浸于任氏液中(图5-6)。

(6)制作坐骨神经干标本：当坐骨神经游离到膝关节处后再向下继续剥离，在腓肠肌两侧的肌肉内找到胫神经和腓神经。剪去任一分支，分离留下的直到足趾，用线结扎，在结扎远端剪断。(注意：坐骨神经在膝关节处分成两支，绕过膝关节时，上面覆盖有肌腱和肌膜（分离时切勿剪断或损伤神经。)标本制成后，浸于任氏液。

(7)检查标本兴奋性：将标本取出放在玻璃板上，取锌铜弓浸湿任氏液后迅速接触坐骨神经，如腓肠肌发生明显收缩，表明标本具有正常的兴奋性。将标本放于盛有任氏液的培养皿中备用。 【注意事项】

(1)制备神经标本过程中，要不断滴加任氏液，以防标本表面干燥而失去正常兴奋性。

(2)操作过程中，应避免过度牵拉神经和肌肉。避免用手、用镊子夹伤神经和肌肉。

(3)损毁脑和脊髓时，要防止蟾蜍毒液射入操作者眼内，若误入眼内，应迅速用生理盐水冲洗。 【思考题】

（1）怎样判断蟾蜍的脑和脊髓是否完全损毁?

（2）制备好的神经肌肉标本为何要浸泡于任氏液中? （3）锌铜弓为什么可以检查神经肌肉的兴奋性?

实验2 阈刺激、阈上刺激和最大刺激

【实验目的】 通过测定坐骨神经腓肠肌标本的阈刺激、最大刺激，以了解该标本的兴奋性以及刺激强度与肌肉收缩的关系。

【实验原理】 活组织具有兴奋性，能接受刺激发生反应，刺激要能引起组织发生反应必须有足够的强度，足够的持续时间和一定的强度变化率。如果保持刺激持续时间及强度变化率不变，引起反应所需的最小刺激强度称为阈值。所以组织兴奋性的高低通常用阈值来量度，兴奋性高的组织阈值低，兴奋性低的组织阈值高。强度为阈值的刺激称为阈刺激。阈值常作为衡量组织兴奋性高低的客观指标。 腓肠肌是由许多兴奋性高低不同的肌纤维组成的。如果用单个电脉冲刺激坐骨神经腓肠肌标本的坐骨神经干或直接刺激肌肉，刚能引起肌肉发生收缩反应(即兴奋性最高的那部分神经和肌肉发生兴奋)的刺激强度称阈值，随着刺激强度的增加，参加反应的神经和肌肉增加，肌肉的收缩程度也相应逐步增大，这时的刺激

强度称为阈上刺激，当刺激增大到某一数值时，肌肉出现最大的收缩反应。如再增加刺激强度，肌肉的收缩反应不再增大，这种能引起肌肉发生最大收缩反应的最小刺激，称为肌肉收缩的最大刺激。 【实验对象】 蟾蜍(或蛙)。

【器材和药品】 制作坐骨神经腓肠肌标本的全部手术器械(见实验1)、肌槽(肌动器)、张力换能器、刺激输出线、具有微调升降功能的支架、双凹夹、任氏液。 【操作步骤】

(1)制作坐骨神经腓肠肌标本(见实验1)：制备好浸于任氏液数分钟后备用。 (2)安放标本：将标本的股骨残端插入肌动器的螺丝孔内将其固定，将扎在肌肉跟腱上的线缚在张力换能器的受力片上，调整张力换能器的高度，使肌肉处于自然拉长的长度(松紧合适)，用双凹夹将换能器固定于支架上。坐骨神经干置于肌槽的刺激电极上。(图5-7)

图5-7坐骨神经腓肠肌标本与肌动器、张力换能器的连接

(3)调整记录装置：

①打开生物信号记录分析系统。

②“信号输入”→“1通道” →“张力”。

③根据信号图形调整放大倍数（灵敏度），扫描速度。

④设置刺激器：单次，串间隔10ms，强度0，波宽1ms，波间隔0ms，串长1个。设置完毕将刺激输出线连接到肌槽的刺激接线柱上。 系统设置也可选用“实验模块”中“骨骼肌收缩”，将设置中的刺激强度调为零，然后逐渐增大刺激强度，观察记录阈刺激和最大刺激。 【观察项目】

(1)逐渐增大刺激强度，每改变一次刺激强度，开启一次刺激，输出一个设定刺激，当刚出现收缩曲线时，此时的刺激强度为阈值。 (2)继续增大刺激强度，观察刚出现最大收缩高度时的刺激强度，此即最大刺激。 【注意事项】

(1)经常给标本滴加任氏液，保持标本良好的兴奋性。 (2)每两次刺激之间应让标本休息0.5～lmin。

(3)若刺激神经引起肌肉收缩不稳定时，可直接刺激肌肉。 【思考题】

（1）能否以神经干的动作电位，或肌肉的肌电作为指标来测定阈刺激、最大刺激?

（2）骨骼肌的收缩幅度与刺激强度之间有何关系?

实验3 神经干动作电位观察

【实验目的】 观察蛙神经干动作电位波形。

【实验原理】 动作电位是神经纤维兴奋的标志。动作电位产生后会沿着细胞膜扩布，动作电位通过位于神经干表面的引导电极时，便可记录到这种电位波动。根据引导方式的不同，动作电位波形可呈双相或单相。

神经干由许多神经纤维组成，其兴奋阈值、传导速度都不同，本实验引导的是坐骨神经干的复合动作电位，因此，记录到的动作电位的幅度与刺激强度有关，即在阈刺激和最大刺激之间所引导的动作电位幅值随刺激强度的增加而递增。当刺激达到最大刺激时，所有的神经纤维都兴奋，动作电位幅度将达到最大值。 当动作电位先后通过两个引导电极时，可记录到两个方向相反的电位偏转波形，称双相动作电位。如果两个引导电极之间的神经组织有损伤，兴奋波只通过第一个引导电极，不能传导到第二个引导电极，则只能记录到一个方向的电位偏转波形，称为单相动作电位。 【实验对象】 蟾蜍(或蛙)。 【器材和药品】 制作坐骨神经干标本的全套手术器械(见实验1)、神经屏蔽盒、生物电引导线、刺激输出线、任氏液、1mol/L KCl、2%普鲁卡因、滤纸片。 【操作步骤和观察项目】

(1)制备坐骨神经干标本。制备方法和制备坐骨神经腓肠肌标本类似。沿脊柱两侧用玻璃分针分离坐骨神经，于靠近脊柱处穿线、结扎、剪断。轻轻提起结扎线，逐一剪去神经分支。当坐骨神经游离到膝关节处后再向下继续剥离，在腓肠肌两侧肌沟内找到胫神经和腓神经，剪去任一分支，分离留下的一支直到足趾，尽可能分离长一些，用线结扎，在结扎的远端剪断。坐骨神经在经过膝关节时，上面覆盖有肌腱和肌膜，分离时切勿剪断或损伤神经。标本制成后，浸于任氏液中数分钟，使其兴奋性稳定后备用。

(2)将神经干标本置于神经屏蔽盒中，神经干的中枢端（粗端）置于刺激电极位置，外周端（细端）置于引导电极。

图5-8 刺激输出线、生物电引导线与神经标本屏蔽盒的连接

(3)打开多媒体生物信号记录分析系统。在第一次做该实验时直接进入“实验模块”，选择“动作电位”。熟悉后可进入通用程序。

①“信号输入”→“通道1” →“动作电位”。如果动作电位波形有毛刺样干扰，可选50Hz滤波。

②扫描方式：“实验设置”→“触发显示方式”。

③根据信号图形调整放大倍数（灵敏度），扫描速度。 ④刺激设置：单次、强度0.6V、波宽0.05ms。

开启刺激，这时可以看到动作电位波形，根据波形大小重新调整参数：

如果伪迹很大，可用1cm×lcm大小的滤纸片，用任氏液浸湿后，放在地线位置处的神经上，可大大减小刺激伪迹。

(4)改变生物电引导线的位置，观察动作电位的波形有无改变，把神经干标本放置方向交换，观察动作电位的波形有无改变。

(5)将刺激强度设成0，然后逐渐增大强度，寻找阈刺激和最大刺激，观察动作电位的波形有无改变。

(6)将引导电极和刺激电极的距离尽可能变大，观察动作电位波形有无分离。 (7)用1mol/L KCl溶液滤纸片贴在外周端的引导电极上，观察电位波形有无改变。 (8)用任氏液洗去KCl，观察动作电位波形有无改变。

(9)用2%普鲁卡因滤纸片贴在刺激电极和引导电极之间，观察动作电位波形是否出现。

(10)洗去普鲁卡因，观察动作电位波形是否重新出现。

(11)用镊子将两个记录电极之间神经夹伤，观察动作电位波形有何改变。 【注意事项】

(1)制备坐骨神经干标本时，应尽量除尽附着的血管、神经。神经干两端应用线扎紧，浸于任氏液中备用，取神经干时须用镊子夹持两端结扎线，切不可直接夹持神经干。

(2)经常保持神经标本湿润，(可置一小片湿纱布)，但液体不宜过多，以免短路。 (3)注意使神经标本与刺激电极和引导电极密切接触。

(4)两刺激电极间距离不宜太近，因其间神经干电阻太小，甚至可导致两电极间近于短路，损坏刺激器。

(5)神经屏蔽盒用后应清洗干净，尤其是刺激电极和引导电极，否则残留盐溶液会导致电极腐蚀和导线生锈。 【思考题】

（1）试解释神经干动作电位幅度随刺激强度增大而增大的原因。为什么到最大刺激后，动作电位幅度不再增加。

（2）试述单、双向动作电位的产生原理，两种电位在时程和幅度上有何不同? （3）记录神经干动作电位时，为什么常在中枢端给予刺激，而在外周端引导动作电位?

（4）解释在引导电极上放置KCl滤纸片记录到的动作电位波形变化。

（5）解释在刺激电极和引导电极之间放置普鲁卡因滤纸片对动作电位的影响。 （6）解释在两个引导电极之间夹伤神经对动作电位波形的影响。

图5-9 蛙神经干双向动作电位

实验4 神经干兴奋性不应期的测定

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