机能学实验课教案
机能学基础
实验学概述
机能实验学，也叫实验生理学。它是把生理学、病理生理学、药理学三门学科的实验有机结合在一起的一门新型的实验性课程。它的内容不但包括各科实验中的一些经典实验，比如生理学实验：蛙类坐骨神经腓肠肌标本的制备及不同刺激强度、刺激频率对骨骼肌收缩的影响和离体蛙心灌流实验；药理学实验：PD2的测定、药物半衰期的测定、钙镁拮抗、有机磷中毒及解救；病理生理学实验如休克实验。它还包括一些综和性的实验如心衰、肾衰和呼衰，这些实验通过对各种动物的正常状态、病理模型复制、药物解救，把生理、病理生理、药理三门学科的知识融会贯通起来。通过这些实验的学习，不但可以巩固我们所学的理论知识，而且还能掌握一些基本的实验操作、仪器器械的使用，提高实际动手能力，为以后进入临床打好基础。
二、机能学实验的基本要求
1.实验前
要复习一下与本次实验有关的生理、药理和病理生理三学科的知识，预习一下实验讲义，想一想实验中可能出现的一些情况，以便在实际操作中及时纠正。
2.实验中
⑴要遵守课堂纪律,不要迟到早退,不要在课堂上大声喧哗，保持正常的课堂秩序。
⑵爱护我们的实验仪器设备，特别是今天要用到的微机、张力换能器，其中的生物信号采集软件不太好使用。
⑶爱惜我门的实验器械，领器械时仔细检查，发现有损坏的器械，及时向老师反应。
⑷仔细耐心地观察实验中出现的各种现象，客观真实地记录实验结果；对于实验结果，应做如下思考：①取得了什么结果？②为什么会出现这种结果？③出现这种结果有何实际或理论意义？④出现非预期结果的原因何在？
3.实验后
⑴班长要安排同学值日,把实验室整理干净。
⑵同学门自己要填写实验记录，清洗器械，把桌子擦干净，认真书写实验报告。
三、实验报告的书写
文字简练，通畅，书写清楚，整洁，正确使用标点符号
四、实验室守则
要求同学们自己学习。
软件的使用
上区
1、标题栏
2、菜单栏
输入信号 CH1、2、3、4通道可接受压力、张力、动作电位、神经放电、肌电、脑电、心电、慢速电信号、呼吸及温度等生物信号。
3、工具栏
开始记录 暂停记录 停止记录（单击后出现一个框面，不存盘取消即可） 黑白方块 背景切换（单击后白色背景变成黑色）
两点测量
区间测量
右区 控制区与信息区
包括控制参数调节区、显示参数设置区、普通信息显示区及专用信息显示区
显示
G 增益调节旋钮
T低频滤波：去除信号中低于此频率的波。周期0.
001s、0.01s、0.1s、5s、DC（直流电）
F 高频滤波：去除信号中高于此频率的波。
50HZ交流电抑制：禁止50HZ波形通过，按一下则激活，再按一下失活。
走纸速度：三角右移，走纸越快，波形展开；反之，走纸越慢，波形压缩。
显示
前景色 信号线色
背景色 背景颜色
格线色
背景
控制音响
3、灯泡1显示
当前值：两点间测量读数
时间：当前时间情况
频率
最大值：最大波最高
最小值：负向波最低
平均值：正负值相加
峰峰值：两波峰间距离
面积：曲线与基线包围的面积
4、灯泡2即特殊信息显示区：专用于设置参数，为新实验准备。
左区 设置刺激
1、模式 粗电压、粗电流为粗调
细电压、细电流为细调
2、方式 单刺激
双刺激
串刺激：设置好刺激参数
连续单刺激
连续双刺激
3、延时：刺激命令发出后与刺激已输出之间的间隔。
4、波宽：刺激延续时间。
5、波间隔：两个刺激之间的间隔。
6、频率：刺激次数。
7、强度：单刺激和双刺激。
机能学基础、软件使用及
神经肌肉实验
生理教研室：卢 娜
2004-8-24
新乡医学院实验课教案首页
课程名称：机能实验学 授课教师姓名及职称： 卢 娜
一、题目 机能学基础、软件使用及神经肌肉实验
二、对象 2002级本科各个专业 三、单元教学目标与课时分配
1.理论讲解1学时:40min
2.学生操作4学时:160min
共:200min 四、授课重点 软件的使用、神经肌肉标本制备及不同刺激强度、刺激频率对骨骼肌收缩形式的影响。 五、授课难点 神经肌肉标本制备。
软件的使用。
不同刺激强度对骨骼肌收缩形式的影响。
4. 不同刺激频率对骨骼肌收缩形式的影响。 六、授课形式 小班实验课 七、授课方法与课前准备
认真备课；
采用启发式教学；
了解学生已学课程，医学生物学、生物化学，同期课程生理学内容
围绕重点、难点，深入浅出
八、教材与参考文献
《麻醉生理学》《生理学》第五版
《生理学实验方法》李东亮主编
《生理学实验指导》朱思明主编
《医用机能实验学》常全忠主编
《病理生理学》第五版
《病理生理学实验》孙银平主编
《药理学》第五版
九、思考题 用坐骨神经－腓肠肌标本可完成哪些方面的实验？
随着刺激强度的增加，肌肉收缩有何变化？为什么？
3. 随着刺激频率的增高，肌肉收缩形式有何变化？为什么？
十、教研室审查意见 主任签字 新乡医学院 生理学 教研室 2004年 8月 24日
机能学基础
实验学概述
机能实验学，也叫实验生理学。它是把生理学、病理生理学、药理学三门学科的
实验有机结合在一起的一门新型的实验性课程。它的内容不但包括各科实验中的一些经典实验，比如生理学实验：蛙类坐骨神经腓肠肌标本的制备及不同刺激强度、刺激频率对骨骼肌收缩的影响和离体蛙心灌流实验；药理学实验：PD2的测定、药物半衰期的测定、钙镁拮抗、有机磷中毒及解救；病理生理学实验如休克实验。它还包括一些综和性的实验如心衰、肾衰和呼衰，这些实验通过对各种动物的正常状态、病理模型复制、药物解救，把生理、病理生理、药理三门学科的知识融会贯通起来。通过这些实验的学习，不但可以巩固我们所学的理论知识，而且还能掌握一些基本的实验操作、仪器器械的使用，提高实际动手能力，为以后进入临床打好基础。
二、机能学实验的基本要求
1.实验前
要复习一下与本次实验有关的生理、药理和病理生理三学科的知识，预习一下实验讲义，想一想实验中可能出现的一些情况，以便在实际操作中及时纠正。
2.实验中
⑴要遵守课堂纪律,不要迟到早退,不要在课堂上大声喧哗，保持正常的课堂秩序。
⑵爱护我们的实验仪器设备，特别是今天要用到的微机、张力换能器，其中的生物信号采集软件不太好使用。
⑶爱惜我门的实验器械，领器械时仔细检查，发现有损坏的器械，及时向老师反应。
⑷仔细耐心地观察实验中出现的各种现象，客观真实地记录实验结果；对于实验结果，应做如下思考：①取得了什么结果？②为什么会出现这种结果？③出现这种结果有何实际或理论意义？④出现非预期结果的原因何在？
3.实验后
⑴班长要安排同学值日,把实验室整理干净。
⑵同学门自己要填写实验记录，清洗器械，把桌子擦干净，认真书写实验报告。
三、实验报告的书写
文字简练，通畅，书写清楚，整洁，正确使用标点符号
四、实验室守则
要求同学们自己学习。
软件的使用
上区
1、标题栏
2、菜单栏
输入信号 CH1、2、3、4通道可接受压力、张力、动作电位、神经放电、肌电、脑电、心电、慢速电信号、呼吸及温度等生物信号。
3、工具栏
开始记录 暂停记录 停止记录（单击后出现一个框面，不存盘取消即可） 黑白方块 背景切换（单击后白色背景变成黑色）
两点测量
区间测量
右区 控制区与信息区
包括控制参数调节区、显示参数设置区、普通信息显示区及专用信息显示区
显示
G 增益调节旋钮
T低频滤波：去除信号中低于此频率的波。周期0.001s、0.01s、0.1s、5s、DC（直流电）
F 高频滤波：去除信号中高于此频率的波。
50HZ交流电抑制：禁止50HZ波形通过，按一下则激活，再
按一下失活。
走纸速度：三角右移，走纸越快，波形展开；反之，走纸越慢，波形压缩。
显示
前景色 信号线色
背景色 背景颜色
格线色
背景
控制音响
3、灯泡1显示
当前值：两点间测量读数
时间：当前时间情况
频率
最大值：最大波最高
最小值：负向波最低
平均值：正负值相加
峰峰值：两波峰间距离
面积：曲线与基线包围的面积
4、灯泡2即特殊信息显示区：专用于设置参数，为新实验准备。
左区 设置刺激
1、模式 粗电压、粗电流为粗调
细电压、细电流为细调
2、方式 单刺激
双刺激
串刺激：设置好刺激参数
连续单刺激
连续双刺激
3、延时：刺激命令发出后与刺激已输出之间的间隔。
4、波宽：刺激延续时间。
5、波间隔：两个刺激之间的间隔。
6、频率：刺激次数。
7、强度：单刺激和双刺激。
蛙类坐骨神经-腓肠肌标本的制备及
不同刺激强度、刺激频率对骨骼肌收缩形式的影响
一 实验目的
掌握蛙类坐骨神经腓肠肌标本的制备技术。
观察不同刺激强度、刺激频率对骨骼肌收缩形式的影响。
熟悉阈强度、最适刺激强度及单收缩、完全强直收缩之间的关系。
二 实验原理
兴奋性：可兴奋组织对外界刺激发生反应的能力（或细胞受刺激时产生动作电位的能力）。
兴奋：也就是动作电位，指可兴奋细胞受阈刺激或阈上刺激时，细胞在静息电位的基础上发生一次迅速的、短暂的并可扩布的电位变化。
阈强度：在刺激持续时间和刺激强度-时间变化率固定时，引起可兴奋细胞产生动作电位的最小刺激强度，也叫阈值或阈刺激。
阈刺激或阈上刺激产生动作电位，其特点：①“全或无”现象；②进行长距离无衰减传递（神经纤维、骨骼肌细胞等）。
阈下刺激引起局部电兴奋，其特点：①幅度在阈下刺激的范围内，随刺激强度的增大而升高；②在细胞膜上可进行电紧张性扩布，即衰减性传播；③可以相互融合（时间总和、空间总和）。
最适刺激强度：引起肌肉产生最大收缩时的最小刺激强度。
单收缩：肌肉受到一次短促的刺激时，会产生一次机械性收缩和舒张的过程。
兴奋性作为三大基本生命现象（新陈代谢、兴奋性、生殖）具有重要的生理意义。那么，什么叫兴奋性呢？它是指可兴奋组织对外界刺激发生反应的能力。所有可兴奋组织产生兴奋（也就是动作电位）都必须有一个条件：刺激。
刺激包括三方面的内容：刺激强度、刺激时间、刺激强度-时间变化率。其中，刺激强度就是电刺激的脉冲电压，刺激时间就是某个单刺激所持续的时间。
刺激强度对骨骼肌收缩形式的影响（固定刺激的时
间和刺激强度-时间变化率）：
单根神经纤维或肌纤维对刺激的反应是“全或无”式的。但在神经纤维肌肉标本中，则表现为当刺激强度很小时（阈下刺激），不能引起神经纤维动作电位的产生和肌肉的收缩；当刺激强度在一定范围内变动时，肌肉收缩的幅度与之成正比。因为坐骨神经干中含有数千万条粗细不等的神经纤维，其兴奋性各不相同。弱刺激只能使其中少量兴奋性高的神经纤维先兴奋，并引起它所支配的少量肌纤维收缩。随着刺激强度逐渐增大，发生兴奋的神经纤维数目逐渐增多，其所引起收缩的肌纤维数目亦增多，结果肌肉收缩幅度随刺激强度的增加而增强。当刺激达到某一强度时，神经干中全部神经纤维兴奋，它们所支配的全部肌纤维也都发生兴奋和收缩，从而引起肌肉的最大收缩。此后，若再增加刺激强度，肌肉收缩幅度将不再增加。我们把引起肌肉产生最大收缩时的最小刺激强度叫最适刺激强度。
刺激频率对骨骼肌收缩形式的影响（把刺激强度固定在最适刺激强度，把单刺激改为连续单刺激）：
刺激频率就是单位时间内连续刺激的次数。随着刺激频率的增高，肌肉的反应依次表现为单收缩、不完全强直收缩和完全强直收缩：
⑴如果刺激频率很小时，每相邻两个刺激的间隔时间很大，当其大于肌肉收缩的收缩期和舒张期之和时，肌肉表现为一个个的单收缩。单收缩包括收缩期及舒张期。前者占时较后者为短。
⑵当逐渐增加刺激频率，使新的刺激引起的肌肉收缩落在前一个刺激引起肌肉收缩的舒张期，这样，肌肉在连续未完全舒张的基础上就开始新的收缩，形成锯齿样的不完全强直收缩张力曲线。
⑶当刺激频率继续增大时，新的刺激引起肌肉收缩落在前一次刺激引起肌肉收缩的收缩期，这样，肌肉在连续收缩不全的基础上出现新的收缩，形成一个类似方波的完全强直收缩张力曲线。
三 实验对象 青蛙或蟾蜍
属于两栖纲无尾目动物。由于其离体组织或器官对外界环境的要求比较低，能够长时间保持其生物学特性，满足实验要求。
四 实验器械及药品
计算机、张力换能器、双凹夹、肌槽、铁架台、蛙类手术器械一套（粗剪刀、手术剪刀、眼科剪、探针、镊子、锌铜弓、蛙板、小烧杯、滴管、玻璃分针、细棉线）
任氏液(含NaCl、KCl、CaCl2、NaH2PO4及葡萄糖)
五 实验步骤
㈠ 坐骨神经-腓肠肌标本的制备
1、破坏脑和脊髓
抓取：取一只青蛙或蟾蜍，用左手的中指和无名指夹住其前肢，用食指压住吻部，用拇指按住骶髂关节，使其身体做最大屈曲，充分暴露枕骨大孔。
破坏：用金属探针沿头顶中线皮肤由前
向后垂直滑行，感觉探针稍顿一下，此处即为枕骨大孔；将探针刺入皮下，然后使探针水平向前进入颅腔，搅动几下，破坏脑组织，把探针退回枕骨大孔，水平向后进入椎管，破坏脊髓。
标志：四肢松软，下颌呼吸运动消失，反射活动消失，尿失禁。
2、去除头部、躯干及内脏
左手握住双后肢，使头部、内脏自然下垂；用粗剪刀在骶髂关节前方1.0～1.5cm处剪断脊柱及两侧的皮肤，最后一并剪除头部及内脏，仅保留腰骶脊柱和双后肢。
3、剥离皮肤
左手持镊子夹住脊柱，右手捏住皮肤与镊子方向相反，剥掉全部皮肤，将标本放在盛有任氏液的玻璃器皿中。
4、清洗双手及用过的全部手术器械
5、分离双下肢
将标本提起，剪去向上突起的骶骨，然后沿正中线将脊柱剪为两半，并从耻骨联合处剪开两侧下肢，浸入盛有任氏液的培养皿中使用。
6、游离坐骨神经及腓肠肌
⑴游离坐骨神经：取一侧下肢固定于蛙板上，固定时，坐骨神经、腓肠肌向上，先用玻璃分针沿脊柱游离坐骨神经腹腔段，并于脊柱端穿线结扎；接下来循股二头肌和半膜肌之间的坐骨神经沟，分离坐骨神经直至腘窝；再用玻璃分针分离腓肠肌，并在肌腱上穿线结扎，下一步，轻轻提起坐骨神经脊柱端的棉线，在结扎点上方剪断坐骨神经，并剪断坐骨神经的所有分支及周围结缔组织，将神经游离至腘窝。
⑵完成坐骨神经腓肠肌标本：把游离干净的坐骨神经搭在腓肠肌上，游离至少1cm长的股骨，用粗剪刀剪断；然后游离腓肠肌至膝关节，再用粗剪刀剪断膝关节，这样，带有一段股骨的坐骨神经-腓肠肌标本就制好了。
7、检查标本兴奋性
取锌铜弓在任氏液中沾湿后迅速接触坐骨神经，如腓肠肌发生迅速而明显的收缩，表明标本具有正常的生理活性，兴奋性良好，说明实验操作成功。
㈡ 计算机操作部分
1、首先将标本连接在计算机上 取一标本，将股骨插入肌槽肌孔中固定（保持肌槽与张力换能器平行），将坐骨神经搭于刺激电极上，而腓肠肌肌腱端的棉线与张力换能器簧片相连，此线不宜太紧或太松，并与桌面垂直。
2、开机后进入张力实验 先用单刺激，找出阈强度、最适刺激强度；然后固定最适刺激强度，用连续单刺激，找出出现完全强直收缩时的最小刺激频率。
六 实验结果
记录阈强度、最适刺激强度及最适刺激强度下完全强直收缩的最小刺激频率。
七 结果分析
制备好的神经肌肉标本为何要放在任氏液中？
任氏液是两栖类动物实验常用的生理盐溶液，含有组织正常生命活动必需的营养物质和电解质，其渗透压和酸碱度也与动物体液近似。因此，标本浸于
任氏液中，不会影响组织的兴奋性。
用锌铜弓刺激神经，为何会引起肌肉收缩？
将一锌片及一铜片的一端相连接而另一端分离所制成的弓状或镊子状实验用具称为锌铜弓。将锌铜弓的游离端浸在电解质溶液中时，锌片表面形成内负外正的双电层，铜片表面形成内正外负的双电层。它们与溶液之间均产生电位差（电极电位）。在锌与铜接触部，电流按铜 锌方向流动，在溶液中电流方向为锌 铜。当锌铜弓的两游离端接触表面湿润的神经或肌肉组织时，电流便沿锌 组织 铜的方向流动，在阴极下（铜片处）引起一次组织兴奋；当移开的瞬间，电流方向相反则在阳极下（锌片处）又引起一次组织兴奋。由于神经兴奋的电刺激阈值甚小（约10－8A）,而锌铜弓接触组织时产生的电流强度较大，足以构成对神经肌肉的有效电刺激，因此锌铜弓常被用作检验神经肌肉标本兴奋性的简便刺激装置。
为什么刺激频率增高肌肉收缩的幅度也增大？
随着刺激频率的增高，各次刺激引起的收缩过程发生融合而叠加起来，这时肌肉强直收缩产生的张力大于单收缩，这可能与连续刺激肌肉时，从肌质网重复释放的Ca2+浓度，使横桥得以有较长的时间持续活动有关。
用坐骨神经-腓肠肌标本可完成哪些方面的实验？
不同刺激强度、刺激频率对骨骼肌收缩的影响；
负荷对肌肉收缩的影响；
如果单纯制作坐骨神经干标本，操作步骤与本实验操作有哪些不同？
制作坐骨神经干无需保留股骨和腓肠肌，神经干应尽可能分离得长一些。要求上自脊椎附近的主干，下沿腓总神经与胫神经一直分离至踝关节附近止。
强直收缩在人体有何生理意义？
正常体内由运动神经传到骨骼肌的兴奋冲动都是快速连续的，体内骨骼肌收缩几乎都属于完全强直收缩。强直收缩显然可以产生更大的收缩效果，例如，强直收缩所能产生的最大张力可达单收缩的4倍左右。这是因为肌肉在接受连续刺激时可使肌浆中的Ca2+浓度维持在一个较高水平。
肌肉发生强直收缩时，动作电位是否也发生融合？
肌肉动作电位只出现频率加快，却始终各自分离而不会发生融合或叠加。这是由于肌肉的动作电位只持续1～2ms，即使刺激频率落于前一次刺激引起的动作电位持续期间之内，组织又正好处于兴奋性的绝对不应期，这时新的刺激将无效，既不能引起新的动作电位，也不引起新的收缩。
8、为什么不同的肌肉出现完全强直收缩的频率不同？
不同肌肉单收缩的持续时间不同，因而能引起肌肉出现完全强直收缩的最低临界也不同，例如，单收缩快速的眼球内直肌需要每秒350次的高频刺激才能产生完
全强直收缩，而收缩缓慢的比目鱼肌只需每秒约30次的频率。
八 注意事项
避免蟾酥进入眼内，一旦进入，立即用清水冲洗。
用玻璃分针分离神经，不可用金属器械碰触。
及时用任氏液浸湿标本，保持其兴奋性。
刺激强度和频率由小到大。
一段刺激3～4ms后应让标本休息一段时间。
6、操作过程中应避免强力牵拉和手捏神经或夹伤神经肌肉。
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