咨询热线

15011409066

当前位置:首页  >  技术文章  >  肌肉测试中恒电流与恒电压刺激的选择

肌肉测试中恒电流与恒电压刺激的选择

更新时间:2023-07-24      点击次数:485

对于Aurora Scientific系统的新手用户来说,经常会出现的主要问题之一是针对特定实验类型该使用何种刺激设置。显然,这会因不同的实验目的而有所不同,但始终推荐使用恒定电流(安培数)的设置。这样的建议是出于多方面考虑的原因,为了理解为什么恒定电流优于恒定电压,应该先认识收缩刺激实验背后的机制。


对于哺乳动物的横纹肌来说,收缩是从中枢神经系统(CNS)发出的信号开始的。然后,该信号通过周围神经系统(PNS)的分支传播,最终终止于神经肌肉接头(NMJ)。每个分支或运动神经控制一组称为运动单位的肌纤维。NMJ的纤维和神经本身之间有一个很小的间隔,称为突触。肌纤维的肌膜具有电位电压,因为膜两侧的离子之间自然存在梯度。一旦收缩信号到达突触,乙酰胆碱就会被释放并继续与肌纤维运动终板上的受体结合。这会引起肌纤维肌膜去极化,并短暂翻转膜的电位,导致钙离子流入细胞。钙的流入驱动肌丝蛋白的收缩过程。


自18世纪伽伐尼(Galvani)时代以来,人们就开始研究生物电,并且对体外收缩实验期间的电场进行了近一个世纪的研究。从那时起,实现这一目标的最常见方法是用一对电极创建脉冲电场跨越肌肉的长轴。这可以通过在两个电极之间施加恒定电势(电压)或恒定电流(安培数)来实现。由于电流的流动在溶液中产生电场,因此我们建议在这种情况下使用恒定电流。


电学最基本的物理原理之一是欧姆定律(V = I · R),这也是建议使用恒定电流进行体外收缩实验的核心原因。由于实验本身的许多要素(溶液配方、电极的几何形状和间距、浴槽的尺寸等)都会影响电阻和电流,因此电场的大小也会受到影响。使肌肉的所有运动单位去极化所需的场的大小将取决于肌肉的大小和类型,因此在所有情况下都必须凭经验找到所需的电流。


通常,该电流的大小约为数百毫安(mA)。尽管许多装置将具有足够的功率/电流容量来产生这样的场(即使它们只是恒定电压),但存在它们在最大电压之前饱和的风险(由于解决方案的阻抗相对较高)。因此,存在一个非常现实的问题,即收缩强度看似最大,而实际上刺激器本身已经饱和,并且并非所有运动单位都已激活。而恒流刺激器不存在这种风险。


在进行体内或原位收缩测量时,恒定电流刺激也非常有用。通常直接刺激神经而不是肌肉。由于不需要电场,只需要对神经膜进行去极化,因此使用的电流远低于体外(<10 mA)。然而,控制精确电流量的能力是必要的,因为过多的电流可能会使周围的肌肉去极化,从而导致运动伪影或拮抗肌的共同收缩。如果不小心,这些干扰因素会极大地影响测量收缩力的可信度。


701C是一款高功率双相刺激器,旨在满足肌肉研究的特定需求,且无论溶液成分、电极尺寸或电极间距如何。该装置可以产生正、负脉冲,以及交替双相极性的脉冲。计算机或外部设备产生的脉冲模式也可用于控制刺激器输出,从而无需多设备同步。刺激器可以在恒流或恒压模式下运行:在恒压模式下进行场刺激时,电流取决于浴中盐的浓度。随着浓度的变化,刺激电流也会变化。然而,在恒定电流刺激模式下,无论浴液成分如何变化,刺激都保持恒定。