备课素材：坐骨神经-腓肠肌标本实验中刺激肌肉无神经电位变化的原因-2024-2025学年高二上学期生物人教版选择性必修1

坐骨神经-腓肠肌标本实验中刺激肌肉无神经电位变化的原因 先看一道试题： 取两个新鲜的坐骨神经－腓肠肌标本置于标准任氏液中（含CaCl2溶液浓度为1.2 g/L），按如图所示连接，图中①②指的分别是控制右肌肉和左肌肉的坐骨神经。对S点的适宜刺激可引起图中右肌肉收缩，左肌肉随后也收缩。a点是表甲与神经接触的点。下列叙述正确的是（     ） A.适当降低任氏液中Ca2＋浓度，腓肠肌更易发生收缩 B.适宜强度电刺激左肌肉，左肌肉收缩，右肌肉随后也收缩 C.给a点小于阈值的刺激，两表均不发生偏转，左右肌肉也均不发生收缩 D.刺激增强肌肉收缩增强，说明神经纤维的电位变化随刺激强度的变化而变化 解析：适当降低Ca2＋浓度可以促进钠离子内流，使腓肠肌更容易收缩，具体可以参考下面的相关阅读，A正确；兴奋在突触处只能单向传递，电刺激左肌肉，左肌肉会收缩，但右肌肉不会收缩，B错误；给a点小于阈值的刺激，可在a点形成一个不能传播的小电位，使表甲发生偏转，表乙不偏转，左右肌肉均不发生收缩，C错误；对于一个神经细胞来说，只要产生动作电位便达到最大值，动作电位的强度不会随刺激强度改变，D错误。故答案为A。 坐骨神经-腓肠肌标本实验是高频考点，问题是坐骨神经是混合神经，那么，在坐骨神经-腓肠肌标本实验中，刺激肌肉为什么坐骨神经上没有电位变化？也就是说，传出神经到肌肉是神经-肌肉接头，单向传递，那么传入神经不是可以从腓肠肌到坐骨神经？ 1.神经-肌肉接头的单向传递特性——‌递质释放方向限制‌ 坐骨神经末梢与腓肠肌通过神经-肌肉接头连接，此结构中仅允许神经递质（乙酰胆碱）从神经末梢单向传递至肌细胞膜受体，肌肉收缩产生的电化学信号无法逆向激活神经纤维‌。肌肉细胞缺乏突触前膜结构，无法像神经末梢一样释放递质，因此肌肉的机械或电信号无法通过化学递质传递至坐骨神经轴突‌。 2.肌肉-神经不能传递——感受器结构的缺失‌ 坐骨神经作为混合神经的功能完整性依赖中枢神经系统和感受器的配合‌。在离体标本中，‌传入通路的破坏‌和‌神经-肌肉接头的单向性‌是刺激肌肉无神经电位变化的核心原因‌。 原因之一：腓肠肌内不存在与坐骨神经传入纤维直接相连的‌本体感受器‌（如肌梭或高尔基腱器官），因此直接刺激肌肉无法激活传入神经的阈值电位‌。 肌梭和腱器官的缺失，传入神经的末梢主要分布在肌梭和腱器官内，这些结构对机械牵拉敏感，但对直接电刺激不敏感。如果电刺激直接作用于肌纤维，而非牵拉肌肉，则无法激活这些机械感受器，因此传入神经不会发放动作电位。在离体标本中，肌梭可能因制备过程受损或失去正常功能。 原因之二：传入神经的阈值可能与传出神经不同（如细纤维的阈值较高）。若刺激强度或持续时间不足，可能仅兴奋肌纤维或传出神经，而传入纤维未被激活。 游离神经末梢的激活阈值较高，部分传入纤维（如伤害性感受器）的末梢分布在肌肉结缔组织中，但它们的激活通常需要更强的化学或机械刺激（如缺血、炎症或剧烈牵拉），单纯电刺激可能不足以兴奋这些纤维。 原因之三：也可能是动作电位产生的生理条件限制，‌刺激方式的非生理性‌，实验中直接对肌肉施加电刺激或机械刺激，未模拟体内正常生理信号（如牵张反射），无法激活混合神经中的传入纤维‌。 原因之四：在神经-腓肠肌标本中，电刺激腓肠肌时，理论上可能激活传入神经（感觉神经），但实际上可能观察不到传入神经上的电位变化。 总之，在神经-腓肠肌标本中，电刺激腓肠肌通常不会在传入神经上记录到电位变化，主要原因包括：传入神经末梢（如肌梭）对直接电刺激不敏感；电流主要兴奋肌纤维而非传入纤维；标本制备过程中传入通路可能受损； 技术限制导致信号未被检测到。 学科网（北京）股份有限公司 $$