实验三：蟾蜍心博过程的观察与描记、
蟾蜍心室的期外收缩与代偿间歇
实验人：
同组人：
【实验目的】
✧ 学习暴露蟾蜍心脏的方法，熟悉心脏的结构。
✧ 观察心脏各部分自律性活动的时相和频率特点，掌握在体蛙类心脏活动的描记方法。
✧ 观察额外刺激对心脏收缩的影响，了解其产生机理。
【实验原理】
两栖类动物的心脏为两心房一心室结构，心脏的起博点位于静脉窦，此处的自动节律性最高，心房次之，心室最低。正常情况下，心脏的活动节律以静脉窦的节律为主，心房和心室在静脉窦的冲击作用下依次搏动。这种有节律的活动可以通过换能器记录下来，形成心搏曲线。当来自自动节律性高的细胞的兴奋传播途径被阻断时，自律性低的细胞的节律性将表现出来，引起心脏搏动。心肌每兴奋一次，其兴奋性就发生一次周期性的变化：心肌兴奋性的特点在于其有效不应期（绝对不应期）较长，约相当于整个收缩期和舒张早期，在此期间，任何刺激均不能引起心肌兴奋而收缩。而相对不应期和超常期均发生在舒张期内，在舒张早期以后，给予一次较强的阈上刺激，则可在正常节律性兴奋达到以前，产生一次提前出现的兴奋和收缩，称之为期前收缩。期前收缩也有不应期，因此，如果下一次正常的窦性节律性兴奋到达时正好落在期前收缩的有效不应期，便不能引起心肌兴奋而收缩，须等静脉窦传来下一次兴奋才能发生收缩反应，这样在期前收缩之后就会出现一个较长的舒张期（间歇期），成为代偿间歇。
【实验材料和器材】
蟾蜍，蛙类手术器械，蛙板，蛙心夹，换能器，生物信号采集处理系统，任氏液，棉球，铁支架，刺激器
【实验步骤】
1．暴露心脏：
1〉取一只蟾蜍，将其双毁髓（破坏脑与脊髓），背位（仰卧）固定于蛙板上。左手用镊子提起胸骨后方腹部的皮肤，右手持金冠剪剪开一个小口，然后将剪刀由开口处伸入皮下，向左右两侧锁骨外侧方向剪开皮肤（下颌角方向），将皮肤掀向头端。
2〉用镊子提起胸骨后端的腹肌，并剪开一个小口，沿皮肤切口方向紧贴胸壁剪开腹肌肉（注意勿伤及心脏与血管），剪断左右乌喙骨和锁骨，使创口呈倒三角形。
3〉用眼科镊提起心包膜，用眼科剪剪开，暴露心脏
2．观察心脏结构：
从心脏的腹面看，可见蛙心脏有一个心室，上方有两个心房，心室与左右主动脉相连。用蛙心夹夹住少许心室尖端肌肉，将心室翻向头侧，可见位于两个心房下端之相连的静脉窦，仔细观察心房与心室，可发现之间有一黄色界限称为房室沟，心房与静脉窦之间有一条白色半月形界限（条纹），称为窦房沟。
3．观察心搏过程：
1〉 观察静脉窦，心房，心室的搏动顺序，记录心搏频率。
2〉 标本与实验仪器的连接。
4．期前收缩与代偿间歇的测定
1〉 将刺激电极安放在心室外壁，使之既不影响心搏，又能同心室密切接触，电极另一端与刺激器的输出端相连。
2〉 示波-----选择实验-----示波-----观察记录正常心搏曲线-----选择能引起心脏发生期外收缩的刺激强度，在心室收缩期和舒张期的早、中、晚期分别给予单刺激，记录心搏曲线的变化。（刺激强度宜在2－5 V左右。）
5．斯氏（Stannius）第一结扎：
用眼科镊在主动脉干下穿一条线，准确沿窦房沟迅速结扎，以阻断静脉窦与心房之间的传导，此为斯氏（Stannius）第一结扎。心房与心室立刻停止跳动，而静脉窦继续搏动，记录其搏动频率，同时记录心房和心室从停跳到恢复起搏的时间和其搏动频率。
6．斯氏第二结扎：
在房室沟作第二次结扎，心房仍以原节律搏动，心室则停止搏动，经过一段时间后，心室恢复搏动，但节律更慢，观察记录心脏各部分活动的变化。
[注意事项]
1．经常用任氏液湿润心脏，防止干燥。
2．倒三角形创口不要太大，尽量不要暴露肺和肝脏，剪胸骨和肌肉时要紧贴胸壁，以免损伤心脏和血管。
3．提起和剪开心包膜时要细心，避免损伤心脏。
4．蛙心夹夹住心尖部不宜过多，以防损伤心室。蛙心夹与张力换能器之间的连线松紧要适宜，既能清楚记录心搏曲线，又不能伤及心室。
5．斯氏第一结扎后，房室迟迟不能恢复跳动，可做斯氏第二结扎加速其恢复。而每次结扎不宜扎得过紧过死，以能阻断兴奋传导为合适。
6．每次刺激后，必须等待心搏恢复正常后再给予下一次刺激。
7．每一刺激前都要有正常搏动曲线作为对照。
【实验结果和相关讨论】
1、 观察静脉窦，心房，心室的搏动
心肌在没有外来刺激的情况下，仍具有节律搏动的能力，称为心肌的自动节律性。蟾蜍属冷血动物，其心率随周围温度而变化，平均为20～70次／min。
观察发现，每次跳动，先是静脉窦，然后是心房，紧接着心室。收缩后紧跟舒张，心室收缩是可以观察到内部血液变化，收缩时红色变浅，舒张时红色变深。这和心脏的功能紧密相连。静脉窦先将血压入心房，然后心房再降血送入心室，最后心室将血压入动脉，使得血液在全身的循环流动。
测定到的正常心跳频率32次/min
2、 斯氏结扎后心脏活动的观察
✧ 斯氏第一结扎：
斯氏一次结扎后测得静脉窦频率8次/15s，同先前测的的心脏脉搏32次/min相同，说明静脉窦的起博频率决定了心脏的起博频率。
结扎后，心房心室停止跳动。8min20s后房室恢复跳动。跳动的频率为：
✧ 斯氏第二结扎：
在房室沟作第二次结扎，心房仍以原节律搏动，心室则停止搏动，经过20分钟后心室恢复搏动，但频率非常低，为6次/min。节律更慢。
这说明心脏各部分的活动统一在自律性最高的部位的主导作用之下。正常情况下，静脉窦的的自律性最高，它自动产生的兴奋向外扩布，依次激动心房肌和心室肌。因而，静脉窦是主导整个心脏兴奋和跳动的正常部位，故称之为正常起博点，其他部位为潜在起博点。
此外，观察发现，静脉窦的自律性高于其他潜在起博点，所以潜在起博点在自动去极化未到达阀电位水平之前，它们已经接受到静脉窦依次传布而来的兴奋，其自身的自动兴奋就不可能出现。另外，静脉窦对于潜在的起博点还可产生一种直接的抑制作用。表现在当结扎后，心房心室首先会出现一段时间的停博。这叫超速驱动压抑。出现的原因是潜在起博点被动兴奋的频率远远超过它们自身的自动兴奋频率。因而心房对心室也有同样的作用。综上，可以看出，静脉窦对潜在起博点的控制主要通过上面分析的抢先占领和超速压抑。
从上表，可以观察到，超速压抑的程度与两个起博点自动兴奋频率的差别程度与两个起博点自动兴奋频率的差别呈平行关系，频率差别越大，抑制效应越强，如表，静脉窦和心房的频率差异大于心房和心室的，因而心房恢复时间小于心室时间。
斯氏结扎的成功关键是：而每次结扎不宜扎得过紧过死，以能阻断兴奋传导为合适。但如判断结扎后心室或心房恢复搏动是由于潜在起搏点表现出自律性，还是线松开了，使得静脉窦自律性兴奋传给了心房或心室。判断是否是因为线松开了，使得静脉窦自律性兴奋传给了心房或心室，只需检查心房和心室跳动的频率是否和静脉窦一致就行了。
3、 期前收缩和代偿间歇的测定
下图是正常的正常心博曲线。心房收缩和心室收缩靠得太近，在图中分辨不出来。静脉窦的收缩峰也不是特别明显。从图中可以看出，心脏收缩是有相当高的节律的。
✧
肌膜发生局部的部分去极化，但并不能引起扩散性兴奋（动作电位）。这是由于这段时间内膜电位绝对值太低，Na通道完全失活（前一阶段），或刚刚开始复活(后一阶段)，但还远远没有恢复到可以被激活的备用状态。
✧ 刺激发生在舒张早期
✧ 刺激发生在舒张中期
脉窦传来下一次兴奋才能发生收缩反应，这样在期前收缩之后就会出现一个较长的舒张期（间歇期），成为代偿间歇。
从图中来看，在期前收缩后有较长的舒张期，该刺激应该落在了期前收缩的有效不应期内。
✧ 刺激发生在舒张晚期
4、 绝对不应期的计算
从上面所做的不同时期的刺激所引起的心搏曲线的变化来看，心脏的收缩期和舒张早期为绝对不应期，舒张中期和晚期为相对不应期和超常期。如下图所示。
ERP：有效不应期。对任何刺激不产生动作电位。
RRP:相对不应期。施加高于正常阀值的强刺激，可以引起扩散性兴奋。
SNP:超常期。兴奋性高于正常，但兴奋传导速度，去极的幅度和速度仍低于正常。
【思考题】
1．正常情况下，静脉窦、心房、心室的节律性舒缩活动有何不同？为什么？
答：正常情况下，心脏收缩是由静脉窦带动，静脉窦先兴奋然后兴奋传导到心房和心室，带动心房和心室依次搏动。正常情况下，心脏表现静脉窦的节律性，心房和心室的节律性被掩盖。可能是由于静脉窦的兴奋周期比较短，而心房和心室的兴奋周期比较长。静脉窦不断传递兴奋到心房和心室，使其自身的节律性不能表现，从而使心脏表现静脉窦的节律性。
2．在心脏的收缩期和舒张早期，分别给心室一个中等强度的阈上刺激，能否引起期前收缩，为什么？若用同样刺激在心室舒张早期之后刺激心室，结果又如何？为什么？期前收缩一定伴随代偿间歇吗？为什么？
答：在心脏的收缩期和舒张早期，分别给心室一个中等强度的阈上刺激，应当不能引起期前收缩，因为这时候心脏仍然处于兴奋时期或在不应期内，对于外界的刺激不能表现反应。若用同样刺激在心室舒张早期之后刺激心室，应当会引起心脏的期前收缩，因为心脏已经大致度过了不应期，可以对外界的刺激做出反应。一般来说期前刺激会伴随有代偿间歇，从理论上来说如果心脏的正常兴奋能够在期前收缩的不应期之后到达，应当是不会有代偿间歇出现。但实际上是不可能的，由于期前收缩的本身的发生就要求在前一刺激的不应期之后，然后要经历一次期前收缩，在等到期前收缩的不应期结束的这一段时间中，第二次心脏的正常兴奋已经到达了，因此不伴随代偿间歇的期前收缩存在可能性很小。同时，由于有期前收缩的存在，对心脏会造成一定的负担，在紧接着的一个周期中心脏收缩和舒张的速度会变慢下来，也就是连续的刺激会对后面的心动周期造成影响。因此就算第二次正常兴奋在适当的时间传到，由于心脏刚经历了两次间隔很小的收缩，完成周期的时间也会变长。
3．斯氏第一、第二结扎后，心脏各部分的节律性活动立即有何变化？为什么？一段时间后，心脏各部分节律性活动又将如何？为什么？
答：斯氏第一、第二结扎后心房和心室或心室的搏动马上停止，这是由于心房和心室长期处于静脉窦的兴奋性支配下，自身的节律性收到明显的抑制，当静脉窦传来的兴奋被截断，心房和心室的自律性难以很快的恢复。呈现出停跳的现象。斯氏第一一段时间后心房的的节律性恢复，带动心室按心房的节律性搏动。此时心室的节律性依然被抑制。斯氏第二结扎后一段时间，由于心室的节律性开始恢复，心室开始自己搏动。
综上：心律的变化是由于，静脉窦，心房和心室都具有自身的节律性，正常情况下，心房和心室的节律都被较快的静脉窦的节律掩盖，而斯氏第一、第二结扎将心脏的兴奋传导路径截断，是各部分的节律性能够表现出来。
【参考文献】
魏香 《动物生理学实验》 清华大学生物科学与技术系
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/3c30902058fb770bf78a5587.html
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