85 实验1 肌肉生理横断面大小对肌肉收缩力量的影响【目的】了解肌肉生理横断面大小对肌肉收缩力量的影响原理】通常肌肉的力量可用肌肉的绝对力量和比肌力来表示肌肉的绝对力量是指肌肉作最大收缩时产生的力量,它与肌肉的生理横断面积有关,肌肉生理横断面积越大,肌肉的绝对力量也越大比肌力是指肌肉单位生理横断面积的绝对力量由于直接测量人体肌肉的生理横断面积较困难,而身体某一部位的净围度与该部位的生理横断面积成正相关,因此,通过测量身体某部位的净围度,可间接了解该部位肌肉的生理横断面大小如已知该部位肌肉的绝对力量,可推算出比肌力相关值器材】握力计、背力计、皮脂厚度测量计、小皮尺等步骤】1 绝对力量的测定( 1 )前臂肌绝对力量:用握力计测量测量时将握柄调至受试者2 ～5指第2指间关节至大拇指虎口距离最适宜位置,然后,一手握住握力计,指针向外,双腿自然开立,双臂下垂,全力紧握握力计,握力计指针随即摆动,当握力计的指针停止摆动时,指针对应的读数即为所测的握力值连测3次,每次之间休息30 s ,记录最大值,即为前臂肌绝对力量 2 )腿部伸肌绝对力量:用背力计测量受试者站立于背力计踏板指定位置上,膝关节弯曲成130 ° ～ 140 °,调节背力计握柄的高度,将其置于两大腿内侧中部,然后用力伸直膝关节向上拉背力计,测量3次,取最大值记录,即为腿部伸肌绝86 对力量。
测量时不得借助屈臂和身体后倒的力量,否则重测2 比肌力的测定( 1 )前臂和大腿围度:前臂伸直下垂,在前臂最粗的位置测量前臂围度;两腿取站立位,在臀皱襞下呈水平位测量大腿围度 2 )前臂和大腿皮脂厚度:采用皮脂厚度测量计测量测试前应对仪器精确性进行校正,要求测量卡尺压强为10 g / cm2 ,接触面积为20 ～40 mm 2 测试时,要求受试者自然站立,暴露被测部位测试者右手持皮脂厚度测量计,左手拇指和食指捏起所测部位的皮肤和皮下组织,使其成一皱褶,皮褶走向与肢体长轴平行然后,右手将卡尺在距指端1 cm处卡住皮褶,待指针稳定在2 s后,以mm为单位读取记录数,如此反复3次,取误差小于5 %的测量结果均值 3 )净围度计算: a:计算围度半径R值:R = C2 πb:计算净围度:C′ =2 π( R - r)注:式中C为围度; R为围度半径; C′为净围度,单位为cm; r为皮褶厚度)( 4 )比肌力计算:比肌力可用单位净围度肌力表示计算时则用净围度除以所测得的绝对肌力求得,单位为kg / cm注意事项】仪器要校对准确,严格按实验步骤进行作业】1 依据实验结果,描述生理横断面大小对肌肉收缩力量的影响。
2 分析肌肉收缩力量和比肌力测量在运动实践中的意义吴纪饶 吴华)第3章 验证型实验87 实验2 刺激强度和频率对肌肉收缩的影响【目的】在保持刺激作用时间和刺激强度-时间变化率不变的情况下,通过逐渐增加或减少对蟾蜍坐骨神经的刺激强度和刺激频率,观察与记录腓肠肌收缩张力的变化;分析探讨刺激强度和频率对肌肉收缩的影响;初步掌握微机生物信号采集处理系统的使用方法原理】任何刺激要引起组织兴奋,刺激的强度、刺激作用时间和强度-时间变化率3个要素必须具备一定的条件如果固定刺激作用时间和强度-时间变化率,只改变刺激强度,可以找到刚好引起组织兴奋的最小刺激强度,称为阈强度,具有阈强度的刺激称为阈刺激在刺激强度-时间变化率不变情况下,阈强度值随刺激作用时间而变化如果以刺激作用时间为横坐标,刺激强度为纵坐标,在二维直角坐标系中可描绘出一条曲线,称为强度-时间曲线,曲线上任何一点对应的强度和时间都是引起该组织兴奋所必需的阈强度和阈时间刺激坐骨神经能引起腓肠肌产生收缩在其他条件不变情况下,不断增大刺激频率可引起肌肉收缩形式发生改变若刺激频率较小,两次刺激间隔时间大于一次肌肉收缩和舒张所持续的时间(即单收缩)时,肌肉收缩表现为一连串的单收缩;若增大刺激频率,使刺激两次刺激间隔时间大于一次肌肉收缩的收缩期时间,而小于单收缩时,肌肉呈现不完全强直收缩;若继续增加刺激频率,使两次刺激间隔时间小于一次肌肉单收缩时间,肌肉则表现出完全强直收缩。
肌肉作单收缩、不完全强直收缩和完全强直收缩,其收缩形式和产生的张力各有不同器材】蟾蜍或蛙;任氏液;张力换能器; Pclab - UE或RM6240生物信号采集处理系统;电脑;蛙类手术器具等步骤】1 连接实验装置和设置实验参数将生物信号采集处理系统与电脑相联结,张力换能器的输出端与生物信号采集处理系统的第1通道相连启动生物信号采集处理系统软件,进入软件窗口,点击菜单条中的“实验”,分别选择“刺激强度对骨骼肌收缩的影响”和“刺激频率对肌肉收缩的影响”项目,系统自动将仪器参数设置为该实验项目所要求状态如显示器扫描不理想,可打开系统控制面板,改变放大倍数和时间参数,直至显示最佳效果另外,也可以参照本实验教程常用仪器和设备一章中有关生物信号采集88 处理系统使用说明,选择系统控制面板的通道、时间常数、采样频率、放大倍数、显示模式,直接设置实验要求参数2 蟾蜍(或蛙)在体坐骨神经-腓肠肌标本制备( 1 )将探针从蛙枕骨大孔刺入,捣毁蛙脑和脊髓,然后,从蛙一侧大腿根部起剥去以下全部皮肤,并将标本俯卧位固定在蛙板上 2 )在大腿背内侧的股二头肌与半膜肌之间,纵向暴露坐骨神经至腘窝处,并在神经下穿线备用。
接着分离腓肠肌的跟腱,穿线结扎,并下端剪断跟腱,左手持线将腓肠肌分离至膝关节在蛙膝关节处钉一大头针,折弯压住膝关节,至此在体标本制备完成 3 )将腓肠肌跟腱的结扎线固定在张力换能器的悬臂梁上,不宜太紧,此线应与桌面垂直,调节微距调节器,将前负荷调至2 ～ 5 g 4 )将穿好线的坐骨神经轻轻提起,放在保护电极上,保证神经与刺激电极接触良好(图3 - 2 -1 )图3 -2 -1 刺激强度和频率对肌肉收缩影响的实验装置连接示意图3 观察刺激强度对骨骼肌收缩的影响打开系统刺激面板,选择“刺激方式”为单刺激,刺激幅度0 1 ～ 3 V可调,刺激波宽0 1 ms 开始记录时点击“刺激”按钮,刺激强度从0 1 V逐渐增大,强度增量为0 02 ～0 05 V ,至最大刺激强度,与此同时,点击“记录”按钮,连续记录每次刺激引起的肌肉收缩曲线如采用“自动强度”刺激方法,设定始强度0 V ,结束强度2 ～ 3 V ,增量为0 05 V 观察分析阈刺激和刺激强度与肌肉收缩张力的关系(图3 - 2 -2 )改变控制面板放大倍数,拾取最大刺激时一段单收缩曲线,测量肌肉收缩期和舒张期的时间,观察骨骼肌单收缩特征。
4 观察刺激频率对肌肉收缩的影响打开系统刺激面板,选择“刺激方式”为串刺激,连续自动频率,刺激幅度为最第3章 验证型实验89 图3 -2 -2 不同刺激强度对腓肠肌收缩的影响大刺激强度,波宽0 1 ms 点击“刺激”,开始频率为1 Hz ,结束频率为30 Hz ,每次增量为1 Hz ,组间延时大于5 s 与此同时点击“记录”,连续记录不同频率时肌肉收缩曲线,观察刺激频率变化时骨骼肌收缩形式和张力变化(如图3 -2 - 3 ),观察不完全强直收缩和完全强直收缩图3 -2 -3 不同刺激频率对肌肉收缩形式的影响【注意事项】( 1 )如骨骼肌未给予刺激时即出现挛缩是由于漏电等原因引起的,需检查仪器接地是否良好 2 )做肌肉最大收缩时,刺激强度不宜太大,否则会损伤神经 3 )离体坐骨神经-腓肠肌标本制备好后需在任氏液中先浸泡一定时间 4 )在骨骼肌收缩后,应让其休息一定时间后再作下一次刺激,特别是在观察刺激频率的影响时 5 )实验过程中应使张力换能器与标本连线的张力保持不变作业】1 为什么阈刺激与最大刺激之间骨骼肌的收缩幅度会随刺激强度的增大而升高?2 依据实验结果比较骨骼肌作不完全强直收缩和完全强直收缩时,收缩曲线特点和张力的变化。
吴纪饶 吴华)90 实验3 本体感觉功能的测定【目的】图3 -3 -1 多用关节测量仪掌握本体感觉机能变化的测定方法原理】人体做各种动作时,都会引起本体感受器的兴奋,这种兴奋沿着传入神经传到大脑皮层引起复杂的神经活动,感知动作的变化本体感受器区分动作差别的能力,称为运动分析器的敏感性训练程度越高,本体感受器敏感性越强,标志着肌肉对空间位置感觉越精细器材】多用关节测量仪等步骤】1 多用关节测量仪构造本仪器(图3 - 3 - 1 )主要由一直径2 m左右的圆形木制板(或其他材料)制成在圆板面上有分度数,圆板由一支架固定在可升降的底座上在大圆板面上,用不同颜色划制另一个带有分数度,直径为1 m左右的小圆周2 测定肩关节运动分析器敏感度( 1 )令受试者两臂下垂,侧立于仪器前,调整仪器高度,使测量仪器的圆心,正对着被测者的肩峰然后,令受试者手心向内直臂做前屈,要求屈到一定位置(角度),再返回原处(下垂),重复3次让受试者边做动作,边体会肩部肌肉感觉 2 )受试者闭上双眼,按上面所要求的屈度再做5次主试者要观察受试者每次直臂前屈的角度和原要求角度相差多少,并将其结果记录下来 3 )让受试者背向仪器,使圆心正对着第7颈椎,可以测单臂或双臂外展第3章 验证型实验91 时的敏感度。
实验方法步骤同上图3 -3 -2 肘关节分析器3 测定肘关节运动分析器敏感度在小圆周上进行,受试者侧立仪器前,让肘关节的中心点(肱骨外上髁处)正对小圆周的圆心,上臂固定不动,以肘关节为轴心屈伸前臂进行实验(图3 - 3 -2 )实验方法步骤同肩关节运动分析器敏感度的测定4 测定髋关节和膝关节运动分析器敏感度实验时可升降圆板,或者让受试者站在升降台凳上,使髋或膝关节中心点正对圆心处,方法步骤同上注意事项】( 1 )受试者在测试过程中必须闭上双眼 2 )主试者在测试过程中不能给予受试者暗示作业与思考题】运动分析器的敏感性高低与哪些因素有关?(乔德才 侯莉娟)92 实验4 前庭功能稳定性的测定【目的】掌握前庭器官功能稳定性的测定方法原理】当人的身体或头在空间作直线或旋转的变速运动时,由于产生的直线加速度或角速度的变化,引起前庭感受器的兴奋,从而产生机体在空间的位置感觉与变速感觉,并产生许多反射性反应如姿势反射(肌紧张发生改变)、眼震颤、植物性功能反应(脉搏、血压、呼吸频率、汗腺活动、消化系统等功能变化)等前庭感受器受到刺激的强度愈大,这些反应也就表现得愈明显如果前庭功能的稳定性较好或经常参加体育运动,可提高前庭功能稳定性,其反应程度较小。
实验时让受试者坐在产生角加速度变化的转椅上,头前倾30 °,使水平半规管处于完全水平位置,转动转椅,使受试者被动接受加速度运动的刺激根据前庭器官受到刺激所引起的反应程度来判断其功能稳定性水平器材与药品】旋转椅、血压计、听诊器、节拍器、秒表、皮尺、评分表等步骤】1 观察植物性功能的反应( 1 )受试者坐在旋转椅上,平静3 min后,测其安静时的脉搏频率和动脉血压 2 )受试者闭眼,头前倾30 °,以1周/2 s的速度均匀地旋转10周(采用单方向的旋转)旋转停止后,立即测出旋转后第1个10 s的脉率和血压 3 )根据旋转前后脉率和血压的变化值,按陆查诺夫和柏钦柯所制定的前庭器官功能稳定性评分表(表3 - 4 -1 )来评定受试者的前庭器官功能稳定性 4 )评分表使用说明①受试者在安静时脉搏11次/10 s ,动脉血压116 /64 mmHg 旋转后的脉搏是13次/10 s ,动脉血压是122 /60 mmHg ,旋转后脉率增加了2次;收缩压上升6 mmHg 从评分表上端的脉率变化+2和表左侧所表示的收缩压变化+ 8 ,交叉点为4 ,即为受试者前庭器官稳定性的评分值受试者在旋转后脉率和血压的变化越小,所得到评分也就越高。