任氏液

实验二：神经--肌肉标本的制备与骨骼肌收缩

[实验内容]

1．坐骨神经—排肠肌标本的制备

2．刺激强度与骨骼肌收缩反应的关系

3．骨骼肌单收缩的分析

4．骨骼肌收缩的总和与强直收缩

[目的要求]

1．学习蛙类动物单毁髓与双毁髓的方法。

2．学习并掌握蛙类坐骨神经－排肠肌标本的制备方法。

3．学习肌肉实验的电刺激方法及肌肉收缩的记录方法。

4．观察刺激强度与肌肉收缩反应的关系。

5．分析骨骼肌单收缩的3个时期。

6．了解骨骼肌收缩的总和现象，观察不同频率的阈上刺激引起肌肉收缩形

式的改变。

[基本原理]

蛙类的一些基本生命活动和生理功能与恒温动物相似，若将蛙的神经-肌肉

标本放在任氏液中，其兴奋性在几个小时内可保持不变。若给神经或肌肉一次适

宜刺激，可在神经和肌肉上产生一个动作电位，肉眼可看到肌肉收缩和舒张一次，

表明神经和肌肉产生了一次兴奋。在生理学实验中常利用蛙的坐骨神经-腓肠肌

标本研究神经、肌肉的兴奋、兴奋性；刺激与反应的规律和肌肉收缩的特征等，

制备坐骨神经腓肠肌标本是生理学实验的一项基本操作技术。

腓肠肌由许多肌纤维组成，刺激腓肠肌时，不同的刺激强度会引起肌肉的不

向反应。当刺激强度过小时，不引起肌肉发生收缩反应．此时的刺激为阈下刺激。

当全部肌纤维同时收缩时，则出现最大的收缩反应。这时，即使再增大刺激强度，

肌肉收缩的力量也不再随之加大。可以引起肌肉发生最大收缩反应的最小刺激强

度为最适刺激强度。

肌组织对于一个阈上强度的刺激，发生—次迅速的收缩反应，称为单收缩。

单收缩的过程可分为3个时期：潜伏期、收缩期和舒张期。

两个同等强度的阈上刺激，相继作用于神经—肌肉标本，如果刺激间隔大于

单收缩的时程、肌肉则出现两个分离的单收缩；如果刺激间隔小于单收缩的时程

而大于不应期，则出现两个收缩反应的重叠，称为收缩的总和：当同等强度的连

续阈上刺激作用于标本时，则山现多个收缩反应的叠加，此为强直收缩。当后一

收缩发小在前一收缩的舒张期时，称为不完全强宜收缩；后一收缩发生在前一收

缩的收缩期时，各自的收缩则先全融合，肌肉出现持续的收缩状态，此为完全强

直收缩。

[动物与器材]

蛙或蟾蜍、常用手术器械(手术剪、手术镊、手术刀、金冠剪、眼科剪、眼

科镊、毁髓针和玻璃分针)、蜡盘、蛙板(木质或硬泡沫塑料)、玻璃板、同定针、

锌铜弓、培养皿或不锈钢盘、污物缸、滴管、纱布、粒棉线、任氏液。

计算机采集系统、张力传感器(100g)、保护刺激电极、支架、双凹夹、肌槽。

[实验方法与步骤]

一、神经－肌肉标本的制备

1．破坏脑、脊髓取蟾蜍一只，用自来水冲洗干净（勿用手搓）。左手握

住蟾蜍，使其背部向上，用大拇指或食指使头前俯(以头颅后缘稍稍拱起为宜)。

右手持探针由头颅后缘的枕骨大孔处垂直刺入椎管（图5.1-1）。然后将探针改

向前刺入颅腔内，左右搅动探针2～3次，捣毁脑组织。如果探针在颅腔内，应

有碰及颅底骨的感觉。

再将探针退回至枕骨大孔，使针尖转向尾端，捻动探针使其刺入椎管，捣毁

脊髓。此时应注意将脊柱保持平直。针进入椎管的感觉是，进针时有一定的阻力，

而且随着进针蟾蜍出现下肢僵直或尿失禁现象。若脑和脊髓破坏完全，蟾蜍下颌

呼吸运动消失,四肢完全松软，失去一切反射活动。此时可将探针反向捻动，退

出椎管。如蟾蜍仍有反射活动，表示脑和脊髓破坏不彻底，应重新破坏。

2．剪除躯干上部、皮肤及内脏用左手捏住蟾蜍的脊柱，右手持粗剪刀在

前肢腋窝处连同皮肤、腹肌、脊柱一并剪断，然后左手握住蟾蜍的后肢，紧靠脊

柱两侧将腹壁及内脏剪去(注意避开坐骨神经),并剪去肛门周围的皮肤，留下脊

柱和后肢。

3．剥皮一只手捏住脊柱的断端（注意不要捏住脊柱两侧的神经），另一

只手捏住其皮肤的边缘,向下剥去全部后肢的皮肤（图5.1-2）。将标本放在干

净的任氏液中。将手及使用过的探针、剪刀全部冲洗干净。

4．分离两腿用鑷子取出标本,左手捏住脊柱断端,使标本背面朝上，右手

用粗剪刀剪去突出的骶骨（也可不进行此步）。然后将脊柱腹侧向上，左手的两

个手指捏住脊柱断端的横突，另一手指将两后肢担起，形成一个平面。此时用粗

剪刀沿正中线将脊柱盆骨分为两半(注意，勿伤坐骨神经)。将一半后肢标本置

于盛有任氏液中备用,另一半放在蛙板上进行下列操作。

5．辩认蛙后肢的主要肌肉，蛙类的坐骨神经是由第7、8、9对脊神经从相

对应的椎间孔穿出汇合而成，行走于脊柱的两侧，到尾端（肛门处）绕过坐骨联

合，到达后肢背侧，行走于梨状肌下的股二头肌和半膜肌之间的坐骨神经沟内，

到达膝关节腘窝处有分支进入腓肠肌（图5.1-3）。

6．游离坐骨神经和腓肠肌用蛙钉或左手的两个手指将标本绷直、固定。

先在腹腔面用玻璃分针沿脊柱游离坐骨神经,然后在标本的背侧于股二头肌与半

膜肌的肌肉缝内将坐骨神经与周边的结缔组织分离直到腘窝，但不要伤及神经，

其分支待以后用手术剪剪断。同样用玻璃分针将腓肠肌与其下的结缔组织分离并

在其跟腱处穿线、结扎。

7．剪去其它不用的组织操作从脊柱向小腿方向进行。

①剪去多余的脊柱和肌肉将后肢标本腹面向上，将坐骨神经连同2～3

节脊椎用粗剪刀从脊柱上剪下来。再将标本背面向上，用镊子轻轻提起脊椎，自

上而下剪去支配腓肠肌以外的神经分支，直至腘窝（图5.1-4(A)），并搭放在

腓肠肌上。沿膝关节剪去股骨周围的肌肉，并将股骨刮净，用粗剪刀剪去股骨上

端的1/3（保留2/3），制成坐骨神经-小腿的标本。

②完成坐骨神经腓肠肌标本将脊椎和坐骨神经从腓肠肌上取下，提起腓肠

肌的结扎线剪断跟腱。用粗剪剪去膝关节以下部位，便制成了坐骨神经-腓肠肌

标本（图5.1-4(B)）。

8．检验标本用沾有任氏液的锌铜弓触及一下（或电刺激刺激）坐骨神经

或用鑷子夹持坐骨神经中枢端,如腓肠肌发生迅速而明显的收缩，说明标本的兴

奋性良好。标本浸入盛有任氏液的培养皿中备用。[假如标本不作他用，可依次

用热玻棒、食盐（或1%H

2

SO

4

滤纸）刺激坐骨神经中枢端（或肌肉），观察肌肉

收缩有何变化?如果放上食盐肌肉无动静,用任氏液将盐冲洗掉,再观察冲洗过

程中肌肉收缩有何变化?

二、刺激强度与骨骼肌收缩反应的关系

1．实验仪器用品的准备

打开计算机采集系统，连接张力传感器(100g)与刺激输出。将标本的骨头固

定在肌槽的骨头固定孔内，腓肠肌肌腱上的扎线与张力传感器的应变梁相连，双

针形刺激电极密切接触近膝关节处的腓肠肌，电极接头与刺激输出线接通，方法

见图。调节好扎线的张力，不可过松或过紧，以使肌肉自然拉平为宜(保证肌肉

一旦收缩，即可牵动张力传感器的应变梁)。

2．计算机采集系统的准备

开通与张力传感器相连的通道、选择张力信号输人，然后启动波形显示图标，

此时显示通道中出现扫描线。调节刺激装置的设置，将延时、波宽及刺激强度调

至最小，选择单刺激方式刺激。启动刺激图标，调节扫描基线接近刺激标记线后

即可进行实验。

3．实验观察

（1）启动刺激图标，观察肌肉收缩反应。如果肌肉无收缩反应，则适当增

加刺激强度，其他刺激参数保持不变。间隔少许时间、同法进行第二次刺激，直

到出现肌肉的最小收缩。测量收缩幅度并记下刺激强度，此时的刺激强度为阈强

度。

（2）同法逐渐增加刺激强度，观察刺激强度与肌肉收缩反应的关系。

（3）当刺激强度达到某一数值后，肌肉收缩幅度不再随刺激强度的增加而

升高。记录3－4次同等高度的收缩曲线和刺激强度(图)。

（4）将实验结果填入表。

表刺激强度与收缩反应的关系

实验次数刺激强度（mV）收缩幅度（mm）

三、骨骼肌单收缩的分析

1．实验仪器用品的准备（见上）

2．实验观察

(1)刺激腓肠肌

同上方法装置电极。双针形刺激电极的接头与刺激输出线接通，方法参见图。

选用单刺激方式，调节刺激强度、使肌肉收缩的幅度适中(30mm左右)。将实验

用通道的扫描速度调快，启动刺激开关。当显示通道出现一个单收缩曲线时，立

即点击暂停图标。测量单收缩的3个时程：潜伏朋、收缩期与舒张期(图)。

（2）刺激坐骨伸经

将神经搭在肌槽的刺激电极上，刺激输出与肌槽上的刺激电极连接(图2－

7)。在刺激参数部不变的情况下，比较刺激神经与刺激腓肠肌的单收缩曲线。

3．整理实验记录，完成实验报告。

四、骨骼肌收缩的总和与强直收缩

1．实验仪器用品的准备（见上）

2．实验观察

（1）收缩的总和

启动波形显示图标，调节扫描速度为5－10mm/s，调节单收缩幅度为1.5cm

左右。调节刺激设置为双刺激方式，并使两个阈上刺激强度相等。先调节刺激间

隔大于单收缩的时程，然后逐渐缩短刺激间隔，分别观察并记录肌肉收缩形式的

变化(图)。

（2）强直收缩

减慢扫描速度(5mm/5)并衰减振幅增益，使单收缩的幅度减小于3－5mm调

节刺激设置为串刺激方式，分别以1.5次/s(串长为5)、6次/s(串长为10)、10次

/s(串长为20)、30次/s(串长为35)和45次/s（串长为50）的频率刺激标本，观察

并记录肌肉收缩曲线的变化(图2—9)。注意用任氏液湿润标本，两次刺激之间稍

有间歇，使肌肉休息片刻。

[注意事项]

1．避免蟾蜍体表毒液和血液污染标本，压挤、损伤和用力牵拉标本，不可

用金属器械触碰神经干。

2．在操作过程中，应给神经和肌肉滴加任氏液，防止表面干燥，以免影响

标本的兴奋性。

3．制备标本时，神经纤维应尽可能长一些，将附着于神经干上的结缔组织

膜及血管清除干净，但不能损伤神经干。标本制成后须放在任氏液中浸泡数分钟,

使标本兴奋性稳定,再开始实验效果会较好。

4．各仪器应妥善接地，仪器之间、标本与电极之间应接触良好。

5．经常滴加任氏液，保持标本湿润

[思考题]

1．剥去皮肤的后肢能用自来水冲洗吗?为什么?

2．金属器械碰压或损伤神经与腓肠肌，可能引起哪些不良后果?

3．如何保持标本的机能正常？

4．何为标本的最适刺激强度？你所制作的标本兴奋性如何？其指标

是什么？

5．同一标本的阈刺激强度与最适刺激强度是否发生变化？为什么？

6．单收缩实验的潜伏期是指什么，时间如何计算，其中包括哪些时间因素

及生理过程？刺激骨骼肌与刺激神经的单收缩曲线有何不同？

7．分析讨论肌肉发生收缩总和的条件与机制。分析讨论不完全强直收缩和

完全强直收缩的条件与机制。

实验三：影响神经冲动传导的因素观察

实验目的：

1．继续学习蟾蜍坐骨神经-腓神经标本制备方法，掌握坐骨神经标本的制备

方法。

2．引导蟾蜍坐骨神经动作电位，并观察其基本波形（包括双相和单相动作

电位）。

3．学习和掌握神经干动作电位传导速度测定的原理和方法。

4．设计改变细胞外液的某些因素会对动作电位在神经干上传导的速度产生

何种影响？

实验原理：

蛙类的一些基本生命活动和生理功能与恒温动物相似，若将蛙的神经-肌肉

标本放在任氏液中，其兴奋性在几个小时内可保持不变。若给神经或肌肉一次适

宜刺激，可在神经和肌肉上产生一个动作电位，肉眼可看到肌肉收缩和舒张一次，

表明神经和肌肉产生了一次兴奋。在生理学实验中常利用蛙的坐骨神经-腓肠肌

标本研究神经、肌肉的兴奋、兴奋性；刺激与反应的规律和肌肉收缩的特征等，

制备坐骨神经腓肠肌标本是生理学实验的一项基本操作技术。

神经干动作电位是神经兴奋的客观表现。动作电位一经产生，即可向外周传

播，即为神经冲动。神经干兴奋部位的膜外电位负于静息部位，二者之间出现一

个电位差；当神经冲动通过后，兴奋处的膜外电位又恢复到静息水平。神经干兴

奋过程所发生的这种电位变化称神经干动作电位。

如果将两个引导电极置于正常完整的神经干表面，当神经干的一端兴奋之

后，兴奋波会先后通过两个引导电极(r1r1’,图5.5-1)，可记录到两个相反方

向的电位偏转波形，称为双相动作电位。如果两个引导电极之间的神经组织有损

伤，兴奋波只能通过一个引导电极，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，称为单向动作电位。

坐骨神经干包括多种类型的神经纤维成分，因此记录到的动作电位是它们电

位变化的总和，因此神经干动作电位是一种复合动作电位。由于各类神经纤维的

兴奋阈值各不相同，所以记录到的动作电位幅值在一定范围内可随刺激强度的变

化而改变，这一点不同于单根神经纤维的动作电位。

动作电位在神经纤维上的传导有一定的速度。不同类型的神经纤维动作电位

传导速度各不相同。蛙类坐骨神经干中以Aα类纤维为主，传导速度(V)大约为

35～40m/s。测定神经冲动在神经干上传导的距离(d)与通过这段距离所需的时

间(t)，然后根据V=d/t可求出神经冲动的传导速度。

在实际测量中，常用两个通道同时记录由两对引导电极记录下的动作电位来

计算动作电位传导速度较为精确。先分别测量从刺激伪迹到两个动作电位起始点

的时间，设上线为t1，下线为t2，求出t2～t1的时间差值(或可直接测量两个

动作电位起点的间隔时间)；然后再测量标本屏蔽盒中两对引导电极起始电极之

间的距离d(图5.5–1或5.5-2中对应的r1～r2的间距)。则神经冲动的传导

速度(V)＝d/(t2～t1)•m•s-1。

动作电位的传导速度与动作电位产生的速度密切相关,都是以离子运动为基

础的。在前面实验的基础上设计一实验，证实当细胞外液的某些因素改变时会对

动作电位在神经干上传导的速度产生影响。

仪器与试剂及材料：

蟾蜍或青蛙、神经标本屏蔽盒、电子刺激器、示波器或计算机生物信号采集

处理系统、普通剪刀、手术剪、眼科镊（或尖头无齿镊）、金属探针（解剖针）、

玻璃分针、蛙板（或玻璃板）、蛙钉、细线、培养皿、滴管、双凹夹、培养皿、

滤纸片、带电极的接线若干、锌铜弓，酒精灯、温度计、任氏液、1.5倍氯化钾

任氏液、0.5倍氯化钠任氏液。

实验方法与步骤：

1.神经－肌肉标本的制备

2.坐骨神经标本的制备

制做方法基本同于坐骨神经-腓肠肌标本的制备，但无需保留股骨和腓肠肌。

坐骨神经干要求尽可能长些。在脊椎附近将神经主干结扎，剪断。提起线头剪去

神经干的所有分支和结缔组织，到达腘窝后，可继续分离出腓神经或胫神经，在

靠近趾部剪断神经。将制备好的神经标本浸泡在任氏液中数分钟，待其兴奋性稳

定后开始实验。

3．仪器及标本的连结

（1）用浸有任氏液的棉球擦拭神经标本屏蔽盒上的电极，标本盒内放置一

块湿润的滤纸片，以防标本干燥。用滤纸片吸去标本上过多的任氏液，将其平搭

在屏蔽盒的刺激电极、接地电极和引导电极上，并且使其近中端置于刺激电极上，

远中端置于引导电极上。

（2）若使用刺激器、示波器进行实验，则参照图5.5-1连接仪器。

刺激器选用连续刺激，频率8～16Hz，波宽0.1～0.2ms，强度根据标本兴

奋性而定，由小增大(一般可选2V)。示波器灵敏度0.1～0.5V/cm，扫描速度1～

2ms/cm。外触发输入接刺激器的触发输出端。触发选择置于外触发同步。开启

电子刺激器时，调节触发电平旋钮，使示波器扫描与刺激输出同步。将扫描线调

至荧光屏中间。

（3）若使用计算机生物信号采集处理系统进行实验则参照图5.5-2连接仪

器。两对记录电极分别连接到CH1、CH2通道，刺激电极连接到刺激输出。打开

计算机，启动生物信号采集处理系统，进入“神经干动作电位”模拟实验菜单。

4．观测和测定双相动作电位

（1）缓慢增大刺激强度，在伪迹后出现的先上(负相波)后下(正相波)的电

位即是双相动作电位。伪迹至动作位起始的转折处之间的时间为潜伏时。观察动

作电位波形的变化。读出波宽为某一数值时的阈刺激。

（2）增大刺激强度的过程中，伪迹和动作电位均随之加大，但当强度加大

到某一程度后(此刺激强度称为最大刺激)，动作电位就不再增大，而伪迹仍随之

加大。这是区别刺激伪迹与动作电位的可靠方法之一。

（3）仔细观察双相动作电位的波形(图5.5-3)。读出最大刺激时双相动作电

位上下相的振幅和整个动作电位持续时间数值。

（4）将神经干标本放置的方向倒换后，双相动作电位的波形有无变化？

（5）将两根引导电极r1,r1’的位置调换，动作电位波形有和变化？

5．观察单相动作电位

用镊子将两个引导电极r1,r1’之间的神经夹伤，或用一小块浸有3mol/LKCl

溶液的滤纸片贴在第二个引导电极(r1’)处的神经干上，再刺激时呈现的即是单

相动作电位。读出最大刺激时单相动作电位的振幅值和整个动作电位持续的时间

数值。

6．动作电位传导速度的测定

换一根坐骨神经，按步骤3（1）搭放在神经屏蔽盒的电极上。进入“神经干

动作电位传导速度”模拟实验菜单，或在显示方式菜单中选择“比较显示方式”

（则可在一个通道内显示两个通道的图形）。给予神经干最大刺激强度，可在两

个通道中（或示波器的上、下线）观察到先后形成的两个双向动作电位波形。

（1）分别测量从刺激伪迹到两个动作电位起始点的时间，设上线为t1，下

线为t2(或可直接测量两个动作电位起点的间隔时间)，求出t2～t1的时间差值。

（2）测量标本屏蔽盒中两对引导电极相应的电极之间的距离d(即测定r1～

r2的间距)。

（3）将神经干标本置于4℃的任氏液中浸泡5min后，再测定神经冲动的传

导速度。

（4）参照上步操作可自行设计改变细胞外液的某些因素，如分别将神经干

标本置于25℃的任氏液、高钾和低钠任氏液中浸泡5min后，再测定神经冲动

的传导速度。

实验结果：

1．分别计算正常的神经干和低温浸泡后的神经干上动作电位传导速度

V＝d/(t2～t1)(m/s)。

2．对全部各组的实验结果加以统计，用平均值±标准差表示。

注意事项：

1．避免蟾蜍体表毒液和血液污染标本，压挤、损伤和用力牵拉标本，不可

用金属器械触碰神经干。

2．在操作过程中，应给神经和肌肉滴加任氏液，防止表面干燥，以免影响

标本的兴奋性。

3．制备标本时，神经纤维应尽可能长一些，将附着于神经干上的结缔组织

膜及血管清除干净，但不能损伤神经干。标本制成后须放在任氏液中浸泡数分钟,

使标本兴奋性稳定,再开始实验效果会较好。

4．各仪器应妥善接地，仪器之间、标本与电极之间应接触良好。

5．经常滴加任氏液，保持神经标本湿润，但要用滤纸片吸去神经干上过多

的任氏液。神经干不能与标本盒壁相接触，也不要把神经干两端折迭放置在电极

上，以免影响动作电位的波形。

6．测定动作电位传导速度时，两对引导电极间的距离应尽可能大。

思考题：

1．什么叫刺激伪迹，是怎样发生的？怎样鉴别刺激伪迹和神经干动作电位？

2．神经被夹伤或经KCl溶液处理后，动作电位的第二相为何消失?

3．神经干动作电位与刺激强度有何关系？它与神经动作电位的“全或无”

特性有矛盾吗？为什么?

4．引导电极调换位置后，动作电位波形有无变化?为什么?

5．为什么不用从刺激电极的阴极到第一个引导电极的距离除以t1直接计算

神经动作电位传导速度?用一对引导电极能否测定神经动作电位传导速度?

6．根据你的结果可推断蛙的坐骨神经干中的神经纤维主要属于那种类型

的？

7．将神经干标本置于4℃的任氏液中浸泡后，神经冲动的传导速度有何改变?

为什么?

附：

1．刺激伪迹逐渐增大刺激强度时，在屏幕的左侧基线上第一个波即为伪

迹，其波形、幅度、宽度和位置可分别由刺激器的强度、延迟和渡宽调节钮控制。

它的产生机制有二，一是通过刺激电极与记录电极之间的电容偶合进入放大器，

二是通过细胞膜的电缆效应偶合进入放大器。伪迹可以做为刺激时刻的标志和刺

激器、示波器功能状态的标志。但伪迹太大，会使动作电位发生畸变。

2．细胞膜的电缆学说细胞外液和细胞内液均为含电解质的液体，可以看

作为两个导体，有一定的电阻；细胞膜是含脂质的膜，相对地视作绝缘体，与前

两者一起构成了电容(膜电容)。因此，细胞膜相当于一条电缆。当于一点给予细

胞膜一个突然的电流，从另一点记录由此而引起的膜电位改变时，发现：在电源

附近电位上升快，达到的最高电位也较大；离开电源越远，则不但电位上升的慢，

而且最终的最高电位也较低。电位改变变慢，是膜电容引起的后果；电位依距离

变小，是膜外电阻、膜电阻及膜内电阻引起的后果。

3．双极记录法本实验使用的记录方法为双极记录法，所记录到的电位变

化，为两个电极之间的相对电位，并不代表电极下的真实电位，而是其代数和。

另外，本法又是一种细胞外记录的方法，测得的电位也不代表细胞内的电位，只

反映了膜外电位的改变。

4．刺激的极性法则以直流电作用于神经时，在通电、断电时均可产生兴

奋，而且通电时的兴奋发生在阴极，断电时的兴奋发生在阳极，这称为极性法则。

在直流电通电过程中，阴极下神经组织的兴奋性升高，称为阴极电紧张。是通电

时发生兴奋的原因；阳极下的兴奋性降低，称为阳极电紧张．断电后，阴极下的

兴奋性降低，称为阴极后压抑；阳极下的兴奋性升高，称为阳极后加强，是断电

时发生兴奋的原因，通常所说的刺激发生在阴极下，刺激时阴极下的外向电流，

指的就是通电的情况而言的。

5．记录介质通常所说双相动作电位的波形，其记录介质是空气或油。若

神经干浸在细胞外液中，则记录到的波形为三相波。因此实验时，不可在神经干

上滴过多的任氏液。

实验四：蛙类离体心脏灌流及药物影响（综合设计性实验）

实验目的：

1．学习离体蛙心灌流的实验方法，了解离体器官的研究方法。

2．观察内环境理化因素相对稳定对维持心脏正常节律性活动的重要作用，

了解肾上腺素、乙酰胆碱等激素、神经递质对心脏活动的调节意义。

3．观察强心甙、中草药提取物和一些临床治疗药物对离体蛙心的直接作用。

实验原理：

心脏正常的节律性活动必须在适宜的理化环境中进行，一旦适宜的环境被破

坏，例如酸碱度及离子浓度的急剧改变等，心脏的活动就会受到影响。

在整体内，心脏的活动受自主神经的双重支配，交感神经兴奋时，其末梢释

放去甲肾上腺素，使心肌收缩力量增强，心率加快；而迷走神经兴奋时，其末梢

释放乙酰胆碱，使心肌收缩力量减弱，心率减慢。

强心甙类药物能够增强心肌收缩能力，减慢心率。动植物提取物对心脏功能

的影响与其内部所含物质的成份有关。

动物与器材：

蛙或蟾蜍,蛙心套管,套管夹,支架，双凹夹,滑轮,烧杯,常用手术器械,蛙板,

蛙心夹,计算机采集系统,张力传感器,滴管,培养皿,污物缸,纱布,棉线,橡皮泥,

任氏液,0.65%NaCl，1%CaCl

2

，1%KCl，3%乳酸，2.5%NaHCO，1:5000肾上腺,1;10000

乙酰胆碱,300U/ml肝素，强心药物，中草药提取物等等。

方法与步骤：

1．取一只蛙或蟾蜍,双毁髓后背位于蜡盘中,仔细识别心脏周围的大血管。

在左动脉下方穿一线,于动脉圆锥处结扎,再从左右两动脉下方穿一线,并打一活

结备用。左手提起主动脉上时结扎线,右手用眼科剪再结扎线下方,沿向心方向将

动脉上壁剪一斜口。取一带线的蛙心夹在心室收缩时夹住心尖。选择大小适宜的

蛙心套管,然后将盛有少量任氏液的斯氏蛙心套管,由开口处插入动脉圆锥.当套

管进到大动脉圆锥基部时,应将套管稍稍后退,提取蛙心夹连线并使蛙心套管尖

端向动脉圆锥的背部后下方及心尖方向推进,经动脉瓣插入心室腔内。此时可见

套管中血液冲入套管,并使液面随心脏的波动而上下移动,表明操作成功。用滴管

吸去套管中的血液,更换新鲜任氏液。稳定套管后,轻轻提起备用线,将左右动脉

连同插入的套管用双结扎紧(不得漏液),再将结线固定在套管的小玻璃钩上,然

后剪断结扎线上方的血管。轻轻提起套管和心脏,看清静脉窦的位置,与静脉窦下

方剪断有牵连的组织,仅保留静脉窦和心脏联系,使心脏离体。用任氏液反复冲洗

心室内余血,使血管内灌流液不再有残留血液,保持套管内液面高度一致,进行实

验。

2．将插好的离体心脏套管固定在支架上,用蛙心夹住少许的心尖部肌肉.再

将蛙心尖上的系线绕过一个滑轮与张力传感器相连。注意:勿使灌流液滴到张力

传感器上,调节显示器的心脏收缩的曲线幅度适中。

3．实验观察

描计一段正常心搏曲线，注意观察心跳频率和强度以及心脏的收缩、舒张程

度。

4.实验项目设计及结果观察

（1）温度对无机离子蛙心活动的影响

A、把蛙心套管内任氏液全部换为0.65%NaCl溶液，观察心跳变化。

B、把0.65%NaCl溶液吸出，换以任氏液，加入1%CaCl

2

溶液1～2滴，观察

心跳变化。

C、把含1%CaCl

2

1～2滴的溶液吸出，换以任氏液，加入1%KCl溶液1～2滴，

观察心跳变化。

D、把含KCl的溶液吸出，换以任氏液，加入0.01%肾上腺素溶液2～3滴，

观察心跳变化。

（2）递质和激素对蛙心活动的影响

A、把含肾上腺素的溶液吸出，换以任氏液，加入0.01%乙酰胆碱溶液1～2

滴，观察心跳变化。

B、把含乙酰胆碱的溶液吸出，换以任氏液，加入3%乳酸溶液1～2滴，观

察心跳变化。待心跳变化明显时，立即加入2.5%NaHCO

3

溶液1～2滴，观察心跳

逐步恢复。

（3）心血管药物对蛙心活动的影响

制备如心得安、异丙肾上腺素和毒K等化合物制剂参照以上方法依次，观察

实验结果。

（4）观察自己提取的植物制剂和人民常饮用的化合物对例题蛙心的活动影

响

中草药：夹竹桃叶、蟾酥、蛙皮素、烟叶、茶叶等。

有机化合物：乙醇、甲醇等。

植物药有效成分提取方法：适量的植物组织（鲜组织用量多些）加入开水冲

泡冷却后备用。

（5）设计实验观察的项目数量

每个实验组必须选取以上四类项目中10个可能的影响因子组合成实验项目

进行实验。

5．整理记录,并将测量的心搏曲线数据填入表

注意事项：

1．当每种化学药物作用已明显时，须立即更换新鲜任氏液3次，待心跳恢

复正常后再进行下一项实验。

2．在加化学药物与调换溶液时须及时在记录上做好符号，不要凭记忆而弄

错。

3．吸任氏液的吸管和吸蛙心套管内溶液的吸管要分开，不可混淆，以免影

响实验结果。

4．蛙心插管内液面应保持恒定高度。

5．保持记纹鼓转速均匀一致。

6．化学药物作用不明显时，可再加滴。

思考题：

1．本实验说明心肌的那些生理特征？

2．用实验说明内环境相对恒定的意义。

3．试分析任氏液中适量离子,钙离子,钾离子对心肌的影响。

4．为何强调实验保持灌流液面的恒定?灌流量对心脏活动的有什么影响？

5．试想,活的机体在心交感神经兴奋时或迷走神经兴奋时对心脏有何影响？

附：离子和药物对离体蛙心活动的影响的解释

1．K＋对心脏活动的影响：

总体看来心肌对细胞外K＋浓度变化比较敏感；但是不同部位心肌的敏感性

有所不同，心房肌最敏感，房室束－浦肯野纤维系统次之，窦房结敏感性较低。

细胞外液钾浓度增高时，对兴奋性的影响与其浓度增高的程度有关。当K＋

浓度轻度或者中度升高时，细胞内外K＋的浓度梯度减小，K＋外流的力量减弱,静

息电位（RP）的绝对值减小,和阈电位(TP)差值减小,细胞的兴奋性增高；当K＋

的浓度大幅度的升高，RP的绝对值减小（膜内－55mv左右）时，钠通道的开放

效率降低，钠通道逐渐失活，兴奋性降低或者丧失，严重时，可导致心肌停搏于

舒张状态。此时，仅由Ca2＋的内流来构成动作电位，故上升支小而缓慢，使兴奋

传导速度减慢，传导性降低。

当细胞外K＋的浓度升高时，细胞膜对钾的通透性增高，心室肌细胞复极过

程加速，平台期缩短，不应期也缩短。

高钾对心肌收缩功能有抑制作用。因为细胞外的K＋和Ca2＋在细胞膜上有竞

争性抑制；因此当膜外K＋的浓度升高时，平台期内流的Ca2＋减少，心肌细胞内

的Ca2＋浓度难于升高，减小了Ca2＋的兴奋－收缩偶联作用，从而减弱了心肌收缩

能力。

4期自动除极速度减慢，导致窦房结自律性降低，心率减慢。

2．Ca2＋对心脏活动的影响：

细胞外Ca2＋在心肌细胞膜上对Na＋的内流有竞争性抑制作用，称为膜屏障作

用。因此，细胞外Ca2＋浓度发生变化时，与Ca2＋内流和Na＋内流相关的生物电活

动都将受到影响，而对静息电位则无明显作用。

当细胞外Ca2＋的浓度升高时，对Na＋的屏障作用加大，由于这种抑制作用，

触发Na＋快速内流产生0期去极化就比较困难，即出现阈电位上移，从而与静息

电位的差距加大，兴奋性降低；发生兴奋后，Na＋内流的抑制则导致0期去极化

速度和幅度下降，传导性下降。

Ca2＋内流是慢反应细胞0期去极化和快反应细胞动作电位2期复极的主要离

子活动。细胞外的高钙促使Ca2＋内流加快，慢反应细胞0期去极化加快加强，结

果是其传导性增高。快反应细胞动作电位平台期将因Ca2＋的内流加速而缩短、复

极加速、不应期和动作电位时程均缩短。

细胞膜Ca2＋对通透性升高，心室肌细胞平台期Ca2＋内流增加，心肌收缩力增

强增快；当细胞外的Ca2＋浓度多高时，心脏就会停搏于收缩状态，称为钙僵直。

3．去甲肾上腺素对心脏活动的影响：

去甲肾上腺素与心肌细胞膜上的β肾上腺素能受体结合，从而激活腺苷酸环

化酶，使细胞内cAMP的浓度升高，进而激活蛋白激酶和细胞内蛋白质的磷酸化

过程，使心肌细胞膜上的钙通道激活，动作电位平台期Ca2＋的内流增加，肌浆网

释放Ca2＋也增加，心肌收缩能力增强。另外去甲肾上腺素能加强4期的内向电流

If，使心率加快。

4．乙酰胆碱对心脏活动的影响：

乙酰胆碱与心肌细胞膜上的M型的胆碱能受体结合，可使腺苷酸环化酶抑

制，细胞内的cAMP浓度降低，肌浆网释放Ca2＋减少，心肌的收缩力量减弱。也

可以能使传导速度减慢，心率降低。

5．0.65％NaCl对心脏活动的影响：

0.65％NaCl对蛙和蟾蜍来说是等渗的溶液，完全置换任氏液后，细胞外的

Ca2＋浓度、K+浓度大大降低，使心肌的收缩能力减弱，心率减慢。

6．3％乳酸对心脏活动的影响：

乳酸的PH值较低，完全置换任氏液后，细胞外H＋的浓度大大升高，H＋和Ca2

＋竞争性结合肌钙蛋白的结合位点，从而抑制Ca2＋与肌钙蛋白结合，使心肌收缩

力量减弱。当再加入2.5％NaHCO

3

后，解除了H＋对Ca2＋的抑制作用，Ca2＋又可与

肌钙蛋白结合，心肌的收缩力量增加。

7．哇巴因对心脏活动的影响：

哇巴因属于强心甙类的药物，可选择性的作用于心肌。

在体实验中给与治疗量的强心甙类药物，可引起正性肌力、负性频率。

①正性肌力：强心甙能与细胞膜Na＋-K＋-ATP酶结合而抑制此酶的作用，使

细胞内的Na＋浓度升高而K＋的浓度降低，细胞内Na＋增多后再通过Na＋-Ca2＋双

向交换机制，使Ca2＋内流增加，心肌的收缩力量加强。

②负性频率：强心甙使心肌的收缩力量加强，增敏颈动脉窦－主动脉弓压力

感受器，反射性引起减压反射，结果是迷走神经传出的冲动增加，引起负性频率、

负性传导。

离体实验中，给与中毒剂量的强心甙类的药物，可引起正性肌力、正性频率。

①正性肌力：机制同上。

②正性频率：由于离体实验中不存在迷走神经的作用，所以通过此途径引起负性

频率是不可能的。主要是由于中毒量的强心甙严重抑制Na＋-K＋-ATP酶，使细

胞内Na＋、Ca2＋大量增加，而K＋的浓度明显减少，导致自律性升高，传导减

慢、甚至引起房室传导阻滞。