Работа №5. Локализация утомления в нервно-мышечном синапсе

В возникновении сокращения скелетных мышц задействованы три структуры: двигательный нейрон, нейромышечный синапс и волокно скелетной мышцы. Из этих трех структур только моторный нейрон не подвержен явлению утомления. В двух других структурах возможно возникновение утомления. Утомление нервно-мышечного синапса возникает из-за истощения запаса химического медиатора в пресинапсе. Утомление волокон скелетных мышц возникает по двум причинам: из-за скопления метаболитов в мышечных волокнах (вследствие кислородной недостаточности, снижения концентрации Са²⁺, увеличения содержания иодоцетата) и в результате истощения энергетического субстрата (уменьшения количества АТФ и креатинфосфата).

Задание:

• Проделайте работу в программе «Виртуальная физиология». Выпишите в тетрадь цель работы, ход работы.

Цель данной работы: сравнить скорости развития утомления в нервно-мышечном синапсе и в мышечном волокне.

Ход работы:

• с помощью соответствующих кнопок выберите вариант «непрямой стимул» (при этом воздействию стимула подвергается двигательный нерв, а не непосредственно мышца);

• щелкнув по кнопке «воздействовать пачкой стимулов» начните стимулировать мышцу группой стимулов;

• внимательно наблюдайте за изменениями, которые претерпевает миограмма; заметьте, что с течением времени амплитуда сокращения постепенно уменьшается;

• после того, как можно констатировать, что мышца более не сокращается (проявляется утомление) при продолжающемся воздействии на нее залпов стимулов, измените способ воздействия, для чего, щелкнув по соответствующей кнопке, выберите вариант «прямой стимул» (т.е. стимул, воздействующий непосредственно на мышцу).

В выводе по работе проанализировать наблюдаемые явления и ответьте на вопросы: 1) какой вид утомления наступает быстрее; 2) какой физиологический механизм лежит в основе наблюдаемого утомления.

Работа №6. Развитие утомления при статической и динамической нагрузке

Мышечные сокращения бывают двух типов: динамическое (изотоническое) и статическое (изометрическое). Динамическое сокращение подразделяется на преодолевающее и уступающее.

Задание:

• Проделайте работу «Развитие утомления при статической и динамической нагрузке». Перепишите в тетрадь ход работы, результаты запишите в виде таблицы. Сделайте вывод.

Цель: сравнить время развития утомления при статической и динамической нагрузках.

Объект: человек

Материальное обеспечение: груз весом 2-5 кг, хронометр, секундометр.

Ход работы: взять рукой груз. По команде отвести вытянутую руку с грузом в сторону и установить ее под прямым углом к телу. Определить время от момента установки руки в заданной позиции до начала невольного ее опускания. После 15 минутного отдыха осуществлять ритмичное поднятие руки с грузом (2-5 кг, груз подбирается для испытуемого с учетом физической подготовленности) по звуковым сигналам хронометра (с частотой в 0,5-1 Гц) под прямым углом к телу до проявления неполного поднятия руки.

Результаты представить в виде суммарной таблицы по всей группе учащихся:

№ учащегося	ФИО	Время, сек при статической нагрузке	Время, сек при динамической нагрузке	Примечание
1
2
3
n
М (среднее значение)
δ (стандартное отклонение)
m (стандартная ошибка)

Рассчитайте М, σ, m и представьте эти данные в виде гистограммы (примеры приведены ниже).

Примечание: при анализе экспериментальных данных оцениваются результаты обследования какой-либо группы однородных объектов (выборка). Если результаты измерений распределяются по закону Гаусса, т.е. наблюдается нормальное распределение, то рассчитываются три величины: М – среднее значение, δ – стандартное отклонение (это степень рассеивания отдельных значений признака вокруг среднего значения) и m – стандартная ошибка.

М, δ, m рассчитать в программе Biostat, предварительно набрав первичные данные в Excel. В программе Biostat в разделе «Критерии» выбрать «Описательную статистику» и заполнить таблицу с первичными данными (время развития утомления при статической и динамической нагрузке). Далее в разделе «Критерии» выбрать пункт «Вычислить».

Для сравнения двух групп первичных данных вычислить «Критерий Стьюдента». Для этого в разделе «Критерии» выбрать «Парный критерий Стьюдента» вставить первичные данные из «Буфера» обмена данных и вычислить значение р (р - вероятность степени схожести двух групп данных: чем меньше значение р, тем больше группы отличаются друг от друга).

В программе Excel постройте гистограмму, отражающую время утомления при статической и динамической нагрузке (рис. 6).

Рис. 6. Сравнительная характеристика времени утомления при статической и динамической нагрузке