근육 자극 실습

준비

준비물

1. iWorx-214 Amplifier & DAC (iWorx-214에 대해서 알아보자)

2. 자극용 전극
3. FT-302 Force transducer
4. USB-A 포트가 있는 PC or Mac (조별 1대)

   

Recording 준비

Amplifier & DAC + 장력변환기 + 기록용 PC or Mac (조별 1대씩 지참)

1. iWorx-214

   • 

   • iWorx214의 Channel 3에 FT-302 장력 측정기를 연결한다.
   • iWorx214의 stimulation 전극에 자극용 전극을 연결한다.

     • 

2. IX-TA-220

   • 

장력변환기 설치

• 

• FT-302 장력측정기를 clamp를 이용해 공중에 설치한다.

Software 준비

소프트웨어(LabScribe) 설치:

1. 다운로드: Windows 용 (Win10~11) / macOS 용 (10.15 이상)

   • 압축을 풀고 실행
     • (Windows만 해당) Institution은 아무 것이나 넣어도 되고 빈칸이어도 됨
     • (Windows만 해당) Choose Components 화면에서 Main과 Drivers는 필수 선택. 나머지는 궁금하면 선택.
   • 처음 실행시 ➔ Teaching ➔ English ➔ iwx214 혹은 ixta 선택

   • 설치 안내 동영상: Windows / macOS

2. (Windows만 해당) 설치 후 "iWorx drivers were not installed!" 메세지가 뜨면 다음 추가 단계를 진행한다.

   • 

   1. LabScribe을 끄고 iWorx214(혹은 IXTA)장비를 다시 연결한다.

   2. New Hardware Detected 메세지와 함께 New Device Hardware 마법사가 실행되면,

   3. "드라이버의 위치를 알고 있다"고 하고 다음 위치를 알려준다: C:₩Program Files₩iWorx₩LabScribe₩drivers

   4. 드라이버 설정이 끝나면 LabScribe을 다시 시작한다.

3. (Windows만 해당) New Hardware Detected 메세지도 안 뜨면,
   1. iWorx 214(혹은 IX-TA)를 컴퓨터에 USB 케이블로 연결한다.
   2. 화면 좌측 아래 검색창에서 "장치"를 검색하여 "장치 관리자"를 실행한다.
      • 또는, 화측 아래 Windows 아이콘에서 우클릭하여 "장치 관리자"를 실행한다.
   3. 리스트 중 "알 수 없는 장치"를 선택해서 드라이버 설치를 시도한다.

      • "드라이버의 위치를 알고 있다"를 선택한 후 "C:₩Program Files₩iWorx₩LabScribe₩drivers" 이 위치를 지정한다.

      • 드라이버를 새로 다운 받아야 한다면 여기서 받아 압축 푼다

소프트웨어(LabScribe) 실행:

1. iWorx214가 연결된 상태로 LabScribe을 실행하면 iWorx214(혹은 IX-TA)가 자동으로 인식된다.

   • 

   • iWorx214를 찾을 수 없다는 메세지가 나오면 위 driver 수동 설치 과정을 수행한다.

   • 기본 사용법: YouTube

   • 기타 일반적인 사용법: https://www.iworx.com/teaching-landing/teaching-videos/

2. Muscle 실습용 pre-setting 불러오기

   1. Settings를 다운받아 압축을 푼다

   2. 메뉴 ➔ Settings ➔ Animal Muscle ➔ FrogNerveMuscle 선택

      • 

   3. 메뉴 ➔ Settings 선택했을 때 pre-settings 리스트가 안 보이는 경우,

      • Settings를 다운받아 압축을 푼다

      • 메뉴 ➔ Settings ➔ Load Group ➔ [위 압축 푼 위치 찾기] ➔ SNUSD_Physiol01.iwxgrp 선택

        • 

      • 다시 메뉴 ➔ Settings ➔ Animal Muscle ➔ FrogNerveMuscle 선택

3. Settings를 불러오면 해당 세팅에 대한 매뉴얼.pdf가 같이 열림

   • LabScribe의 메뉴에서 Experiment를 선택하면 추가 매뉴얼.pdf 선택 가능

근육 샘플 준비

1. 개구리를 얼음에 15분간 넣어서 활동성을 줄인다.

2. Pithing: 송곳 같은 기구로 CNS를 파괴하는 행위

   • 목적: 병든 동물의 인도적 안락사 or 소형 실험 동물의 움직임 제거

   • 방법: YouTube ← 보고 따라하되 다리는 자르지 말 것!

     1. 가위로 상악 제거하여 연수 노출
     2. 개구리를 잡고 연수부위를 송곳으로 찔러 연수를 파괴

     3. 이 정도 움찔움찔은 정상. 놀라지 말 것.

3. 좌골신경(sciatic n.)과 근육 샘플 준비 (동영상)

   • Skin 제거 (동영상)

   • 좌골신경 노출 (동영상):

     • 허벅지 근육을 결대로 찢어내면 sciatic n.가 노출됨. 가위 사용 금지. Forceps only

       • 

   • 좌골신경 아래로 forcep을 집어 넣어 wax tape을 이용해 좌골신경을 절연/분리 시킨다 (동영상)

   • 종아리 근육의 원위단(아킬레스건)을 찾아 실로 묶는다 (동영상)

   • 종아리 근육을 아킬레스건 원위부에서 절단하여 분리한다 (동영상)

   • 종아리 근육에 묶은 실을 장력변환기(FT-302)에 걸어준다.
   • 개구리의 노출된 조직이 마르지 않도록 수시로 링거액으로 적셔준다.

     

근육 실습 과제

1. 근육에 직접 전기자극 주기 (예시 동영상)

   • Stimulation parameter 조절 (Control value)

     

     • Amplitude(Amp): 0
     • Number of pulses (#pulses): 1
     • Frequency (F(Hz)): 1
     • Pulse width (W(ms)): 5
     • 주의! 값을 입력한 후 꼭 APPLY 버튼을 눌러야 적용됨.
   • Amplitude를 0.1 V 씩 올려가면서 근육 수축 정도를 관찰 (REC 버튼으로 기록한다)
     • 화면 상단의 Mark 에 적용 중인 amplitude 값을 입력한다.
     • 1 V 를 넘기지는 말자
     • 주의! 값을 입력한 후 꼭 APPLY 버튼을 눌러야 적용됨.

     

2. 좌골신경 자극으로 근육 수축 관찰하기
   • 위 과정을 똑같이 하되, 자극 전극을 근육이 아닌 좌골신경에 준다.
   • 근육을 직접 자극하는 것과 다른 결과가 나타나는지? 차이를 관찰한다.

3. Tetanus 관찰 (예시)

   • 좌골신경에 자극 전극을 설치하고, 다음 자극 parameter를 입력한다.
     • Amp: 위에서 근육 수축이 관찰된 가장 낮은 Amplitude값 입력
     • #pulses: 0 (continuous 라는 뜻)
     • Frequency (F(Hz)): 2
     • Pulse width (W(ms)): 5
   • Mark에 2 Hz라고 쓴 후 5초간 기록
   • F(Hz)를 5, 10, 25, 50, 100 Hz 로 변경하며 5초간 기록 (Mark 꼭 해 놓을 것)
   • 강축(tetanus)란 무엇인가?

     

4. 피로(fatique) 관찰
   • 자극 parameter
     • Display Time: 20s
     • Amp: 위에서 근육 수축이 관찰된 가장 낮은 Amplitude값 입력
     • #pulses: 0 (continuous 라는 뜻)
     • Frequency (F(Hz)): 4
   • Control 상태 기록
     • Mark 창에 '4 Hz 근육'입력 후, 근육을 전기자극하며 5초간 기록
     • Mark 창에 '4 Hz 신경'입력 후, 신경을 전기자극하며 5초간 기록
   • 피로 관찰
     • F(Hz)를 50으로 바꾼 후, Mark 창에 '50 Hz 신경'입력하고,

     • 신경을 전기자극하며 근육 수축이 처음이 1/4가 될 때까지 계속 자극&기록

     • 그 후 자극 전극을 신경에서 근육으로 옮겨 3초간 근육 직접 자극
     • 다시 자극 전극을 근육에서 신경으로 옮겨 3초간 신경 자극
     • 뭘 본 것인가?

     

Discussion 문제

보고서에 다음 내용을 포함하세요 (각 20점)

1. 근육에 stimulation 을 주었을 때 바로 contraction 이 발생하지 않고 미세한 딜레이가 발생하는 이유는?
2. Voltage 를 증가시키면 muscle contraction force는 어떻게 변화하는가? 그 이유는 무엇인가?
3. 같은 voltage 의 stimulus 를 연속적으로 빠르게 주면 muscle contraction force 는 어떻게 변화하는가? 그 이유는 무엇인가?
4. Tetanus 이후 근육에 부가적인 stimulation 이 주어져도 contraction force 가 오히려 감소하는 이유는?
5. Complete tetanus 와 incomplete tetanus 중 어떤 것이 muscle fatigue 를 더 빠르게 유발하는가? 답에 대한 이유는?