生物医学机能学实验问题与回答

生物医学机能学实验问题与回答第一节神经肌肉 1. 神经干动作电位的测定（1）何谓神经干动作电位？如何测量神经干动作电位？可兴奋组织如神经纤维在受刺激而兴奋时，细胞膜电位将发生一系列短暂的变化。由安静状态下的膜外正膜内负的静息电位变为兴奋状态下的膜外负膜内正的去极化状态。因此，在膜外兴奋区相对于未兴奋区来说电位为负。这种电位差所产生的局部电流又引起邻近未兴奋区的去极化，使兴奋沿细胞膜传向整个细胞，而原来的兴奋区的膜电位又恢复到膜外正膜内负的静息水平。这种可传播的、短暂的膜电位变化称之为动作电位（2）神经干动作电位为什么不是“全或无”的？神经干动作电位是由许多兴奋阈值、传导速度和幅度不同的神经纤维产生的动作电位综合而成的复合性电位变化，故称为复合动作电位。因此与单根神经纤维的动作电位不同，前者的电位幅度在一定范围内可随刺激强度的变化而变化。（3）.什么是双相动作电位和单相动作电位？如果将两引导电极置于正常完整的神经干表面，当神经干一端兴奋之后，兴奋波先后通过两个引导电极，可记录到两个方向相反的电位偏转波形，称为双相动作电位。测定神经冲动所经过的距离和耗费的时间，即可计算神经冲动的传导速度。如果两个引导电极之间的神经组织有损伤或被阻滞，兴奋波只通过第一个引导电极，不能传导至第二个引导电极，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。（4）如何观察和测定单相动作电位？①将浸有2%普鲁卡因的滤纸片置于两对记录电极之间或用镊子将该处的神经夹伤，屏幕上呈现单相动作电位；②测出最大刺激时单相动作电位的潜伏期、幅度及时2.神经兴奋不应期的测定？（1）神经纤维兴奋时兴奋性的周期性变化是什么？何谓绝对不应期？相对不应期和超常期？神经在一次兴奋后，其兴奋性发生周期性的变化，而后才恢复正常。一般把这些变化分为四个时期：绝对不应期、相对不应期、超常期和低常期。①绝对不应期：兴奋后最初的一段时间内兴奋性完全丧失，对任何强度的剌激都不能引起该细胞再次兴奋，其兴奋性等于零。绝对不应期相当于整个锋电位的时期。此时Na+通道在全部开放后迅速处于失活状态，不能引起再次 Na+内流而产生动作电位；②相对不应期：细胞兴奋性逐渐恢复,在一定时间内,接受较强(大于阈值)的刺激可使细胞再次兴奋,时间上相当于负后电位的前半部分。此时 Na+ 通道只有部分从失活中恢复；③超常期：相对不应期过后,有的组织细胞还出现兴奋性的轻微变化，兴奋性轻度增高超过正常，阈下剌激即能引起细胞兴奋。时间上相当于负后电位的后半部分，此时 Na+通道基本恢复，但膜电位离阈电位较近，故较正常时容易兴奋。（2）如何测量神经干的绝对不应期和相对不应期？①在“肌肉神经实验”子菜单中,选择“神经干兴奋不应期测定”实验模块，可自行设置起始波间隔、波间隔减量及刺激时间间隔等参数（如上述参数可分别设定为8ms，0.1ms，1s），也可直接选择“程控”，然后点击“OK”，开始实验；②在1通道上可见到第二个动作电位逐渐向第一个动作电位靠近。当两个刺激脉冲之间的波间隔减小到一定程度时，第二个动作电位的幅值开始减小。记下第二个动作电位开始减少时两个刺激脉冲间的波间隔，这一时间值即为神经干的不应期；③使第二个动作电位继续向第一个动作电位靠近，第二个动作电位的幅值逐渐变小，最后消失。记下第二个动作电位刚消失时两个刺激之间的波间隔值即为绝对不应期，用不应期减去绝对不应期可以得出相对不应期。 3．神经冲动传导速度的测定（1）神经冲动的传导速度测定的原理是什么？神经冲动的传导速度（v）是指动作电位在单位时间（t）内传导的距离（s），可根据神经干上动作电位从一点传导到另一点所需要的时间来计算：动作电位在神经干上的传导具有一定的速度，不同类型的神经纤维传导速度各不相同，神经纤维愈粗，传导速度愈快。两栖类的坐骨神经是混合神经，包含多种粗细不等的神经纤维，其直径约为3—29μm。坐骨神经中以A类纤维为主，传导速度约为35—40m/s。（2）温度对神经冲动的传导速度有何影响？当温度降低时，神经冲动的传导速度将会明显降低。因为在低温状态下，神经组织各种酶的活性降低，膜上离子通道蛋白、载体蛋白及离子泵的活性均降低，而使神经纤维兴奋性降低，传导速度降低。 4. 骨骼肌的单收缩、复合收缩和强直收缩(1)何谓单收缩和强直收缩?如何测量？给骨骼肌一次短暂有效的刺激，肌肉将发生一次收缩，这称为单收缩。单收缩的全过程包括潜伏期、收缩期和舒张期。若给肌肉连续的有效刺激，使两次刺激之间的间隔时间小于该肌肉单收缩的总过程，出现一连续的收缩，这称为复合收缩。因刺激频率不同，肌肉会出现不同的复合收缩形式。若连续有效刺激后一刺激落在前一次刺激引起的肌肉收缩的舒张期，则出现一次收缩舒张不完全的锯齿状的收缩波形，这称为不完全强直收缩。若再增加刺激频率，使后一刺激落在前一次刺激引起收缩的收缩期，肌肉将出现完全的持续收缩状态，看不出舒张期的痕迹，这称为完全强直收缩。(2)单收缩和强直收缩与刺激频率有何关系? 5. 负荷对骨骼肌收缩的影响（1）何谓前负荷？对骨骼肌收缩有何影响？前负荷(preload):在肌肉收缩前就加在肌肉上的负荷。它使肌肉在收缩之前具有一定的长度，亦即肌肉的初长度。如其他条件不变，逐渐增加前负荷，测定收缩时肌张力的变化，在一定范围内，肌肉收缩产生的张力与收缩前肌肉的初长度成正变关系，超过一定范围，则呈反变关系。在初长度增加的初始阶段，增加初长度能相应增加肌张力。（2）何谓后负荷？对骨骼肌收缩有何影响？后负荷(after-load):是指在肌肉开始收缩时才能遇到的负荷或阻力，它不增加肌肉的初长度，但能阻碍收缩时肌肉的缩短。在等张收缩的条件下(前负荷固定)，改变后负荷时肌肉收缩所产生的张力和缩短时的速度变化绘成坐标曲线，称为张力-速度曲线。•二者大致呈反比的关系，即后负荷越大，为克服后负荷肌肉产生的张力也越大，在克服后负荷阻力后肌肉收缩的时间也越晚,肌肉缩短速度也越慢,缩短的长度也越小。（3）为什么在最适前负荷时产生最佳收缩效果？肌肉在最适初长度(最适前负荷)时，开始收缩产生的肌张力最大，收缩速度也最快，缩短的程度最大，因为此时粗肌丝的横桥与细肌丝的作用点结合数量最多，做功效率最高。而肌肉处在小于或大于最适初长度时开始收缩，由于横桥与细肌丝的作用点结合数量减少，做功效率都将下降。6．骨骼肌终板电位的测量（1）何谓终板电位？产生机制如何？神经-肌肉接点的传递过程中，既有化学因素也有电学因素参与。当神经冲动（动作电位）到达运动神经末梢时，细胞膜去极化，通透性发生变化，细胞外液中的Ca2+进入神经末梢，促使大量突触小泡同时向突触间隙释放乙酰胆碱，与终膜外表面的蛋白质受体相结合，出现许多小终板电位（minuteend－platepotential，简写MEPP）。这些小终板电位综合起来，形成了终板电位（end－PlatePotential，简写EPP）。当终板电位达到约40mV时，肌膜便产生可扩布的动作电位，最后引起肌肉收缩。（2）如何测定终板电位？实验采用电生理学方法，将玻璃微电极插入终板区的肌肉纤维内，观察终板电位。但在正常情况下，由于肌肉纤维动作电位的干扰，终板电位不易观察。如用箭毒处理肌肉标本，由于箭毒能与乙酰胆碱争夺终膜上的受体，使乙酰胆碱失去传递兴奋的能力，从而阻滞神经-肌肉接点处的兴奋传递作用，这就可以在没有动作电位干扰的条件下观察终板电位。（3）终板处加入新斯的明，终板电位有何变化？机理如何？新斯的明•时一种胆碱酯酶抑制剂，它可选择性阈改酶结合，使其失去水解乙酰胆碱的作用，使大量的乙酰胆碱在终板膜处大量聚集，引起终板膜持续去极化，使终板电位幅度和时程均明显增加。7．肌梭传入冲动的测量（1）何谓慢突触后电位?在自主神经节和大脑皮层的神经元中可记录到慢EPSP和慢IPSP，潜伏期为100～500ms,并可持续几秒钟，称为慢突触后电位。一般认为，慢EPSP是由于细胞膜对K+通透性降低所引起，慢IPSP则是膜对K+通透性升高所致。在交感神经节的神经元中还发现一种迟慢的EPSP，潜伏期有1～5s,持续时间可达10～30min。对其形成机制的认识，目前倾向于膜对K+通透性降低所引起的，导致迟慢EPSP的神经递质则是一种肽，这种肽可能与下丘脑释放的一种调节性多肽相同。（2）何谓神经－平滑肌接头后膜电反应？当肾上腺素能神经纤维冲动传到末梢引起递质释放时，受支配产生兴奋的平滑肌细胞膜上，可产生散在的轻度去极化，这种电变化非常类似于小终板电位，称为兴奋性接头电位（excitatory junction potential,EJP）。重复刺激支配平滑肌的神经可使 EJP 发生总和，EJP 在受胆碱能神经支配的平滑肌膜上也能产生。而当肾上腺素能神经纤维兴奋引起平滑肌活动抑制时，则产生膜的超极化，这种电位改变称为抑制性接头电位(inhibitory junction potential,IJP)。EJP 和 IJP 在多种平滑肌中已记录到，但潜伏期长短不一，可能是因为传递通过低电阻的缝隙连接或因为递质扩散距离远近不等而至。（3）肌梭传入神经放电实验的原理如何？肌梭存在于骨骼肌中，是一种感受肌肉张力的感受器。当肌肉受到牵拉时，会引起肌梭兴奋，产生神经冲动，因此，可以在传入神经上记录到冲动的发放。肌梭传入冲动的发放频率，在一定范围内随牵拉肌肉的强度和速度而变化，并有适应现象，即当受到一定程度的牵拉后，开始时的发放频率较高，随后逐渐降低，但最后仍能维持一定的发放频率。本实验的目的是观察和记录肌梭传入冲动发放，了解牵拉肌梭等本体感受器的强度和速度与传入冲动频率的关系以及本体感受器的适应现象。（4）蟾蜍神经－缝匠肌标本制备如何制作？用的仪器与药品是什么？实验器材和药品为：蛙类手术器材、肌肉浴槽、铂金丝引导电极、MS302 生物信号记录分析系统或前置放大器、双线示波器、刺激器附刺激隔离器和刺激电极、监听器、砝码、任氏液和 37～38℃温液体石腊。蟾蜍神经－缝匠肌标本制备步骤如下：损毁蟾蜍脑脊髓，剪除全部躯干上部和内脏，下肢剥皮后沿耻骨联合正中垂直剪开，将两端下肢分离开来，侵入任氏液中。取一侧下肢，背部固定于蛙板上。在近耻骨端剪下一小片耻骨，用镊子提起骨片，自上而下用玻璃分针先分离缝匠肌外侧肌膜，再分离内侧肌膜。在分离内侧肌膜达肌肉下 1/3 处时，可见一细神经支进入肌肉。沿此细小神经向中枢端追踪，在大直肌及大腹肌的下面其伴随血管向上行走，于股骨头附近汇入坐骨神经。在脊椎旁结扎并剪断坐骨神经，自上而下沿神经剪断其周围的分枝和结缔组织，直到缝匠肌。然后结扎并剪断缝匠肌肌健，将神经与缝匠肌标本一起游离出来，置于任氏液中备用。（5）该实验怎样进行仪器连接和参数设置？将缝匠肌的里面朝上，放在标本槽内斜的有机玻璃板上。固定其耻骨端，并将胫骨的结扎线绕过小滑轮与一小砝码盘连接。吸除标本槽和标本周围的任氏液，加温液体石腊油，以覆盖整个肌肉标本。将已分离的神经分支悬挂在铂金丝引导电极上。图：肌梭传入冲动的实验装置与线路连接示意图 BL420/PowerLab 系统：将引导电极尾端与 1B通道相连，“信号输入”选“神经放电”，“增益”为 1/32，“显速选择”选拔 1000 mm/s，“横向压缩比”选1：5。待有自发放电出现后，轻拉肌肉，若放电大量增加，即可进入记录状态，开始实验。放大器的灵敏度 50mV/cm，高频滤波 10kHz。示波器扫描速度 20ms/cm。（6）蟾蜍神经－缝匠肌标本肌梭的自发放电的类型与特点如何？不加负荷时的肌梭传入冲动放电数（0.5～2 次/s）。（7）用不同负荷牵拉肌肉时，肌梭传入冲动数有何变化？为什么？按顺序在砝码盘中放入 1，2，3，……10g 的砝码，对肌肉进行牵拉，每次负重间隔大于 2min，分别统计每次负重后 10s的传入冲动数。（8）持续负重时，肌梭传入冲动数有何变化？为什么？持续负重时对肌梭传入冲动的影响在砝码盘中加 5g 砝码持续牵拉肌肉。从开始负重时起，每 10s 统计一次传入冲动数，共统计 1min，观察肌梭传入冲动对牵拉刺激的适应现象。（