2

Федеральное агентство по образованию

Нижегородский государственный педагогический университет

Учебно-методический комплекс

«Физиология возбудимых тканей»

для студентов естественно-географического факультета

Специальность – «Биология-химия»

 (часть I) 

  

 

 

Нижний Новгород

2011

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Нижегородского государственного педагогического университета

 

Физиология возбудимых тканей

Учебно-методический комплекс для студентов естественно-географического факультета / Н. Новгород: НГПУ, 2011. 32 с.

  

Составители: М.К. Паренко доктор биол. наук, проф., А.А. Лекомцева канд. биол. наук, доц., Е.Л. Агеева канд. биол. наук, доц.

Ответственный за выпуск: В.И. Щербаков, доктор мед. наук, проф., зав. кафедрой анатомии, физиологии и ОБЖ человека.

 

Рецензент: С.А. Полевая, зав отделом нейрофизиология и экспериментального моделирования НИИ БФМ НижГМА, д.б.н.

СОДЕРЖАНИЕ:

Работа №1. Изучение установки для исследования электрических процессов в биологических тканях.

Работа №2. Знакомство с приготовлением нервно-мышечного препарата лягушки.

Работа №3. Действие различных раздражителей на нервно-мышечный препарат.

Работа №4. История возникновения учения о биоэлектрических явлениях.

Работа №5. Морфо-функциональная характеристика мембраны возбудимых клеток.

Работа № 6. Основные понятия физиологии возбудимых образований.

Работа №7. Мембранный потенциал.

Работа №8. Регистрация потенциала действия.

Работа №9. Определение порога раздражения.

Работа №10. Распространение потенциала действия по нервному волокну.

Работа №11. Определение скорости проводимости и ее зависимости от диаметра аксона, а также от наличия или отсутствия миелина.

Работа №12. Изменение возбудимости в разные фазы потенциала действия.

Работа №13. Изучение зависимости между временем действия тока и его пороговой силой (кривая силы-длительности) для мышцы и нерва.

Работа №14. Наблюдение оптимума и пессимума силы и частоты раздражения.

Работа №15. Изучение электротона.

Работа №16. Аккомодация.

Работа №17. Разнообразие и классификация синапсов.

Работа №18. Строение химических синапсов.

Работа №19. Влияние разнообразных медиаторов на работу изолированного сердца лягушки.

Работа №20. Изучение действия медиаторов.

Работа №1. Изучение установки для исследования электрических процессов в биологических тканях

Физиологическая установка, предназначенная для изучения возбудимых клеток и тканей содержит следующие основные элементы: 1) электроды для регистрации и стимуляции; 2) усилители биоэлектрических сигналов; 3) регистратор (осциллограф); 4) стимулятор; 5) влажная камера.

Число стимулов

Влажная камера

Осциллограф

Сеть

Интенсивность стимула (мВ)

Усилитель

Стимулирующие электроды

Отводящие электроды

Рис. 1. Установка для исследования электрических процессов

в биологических тканях

Электроды (отводящие и стимулирующие) смонтированы внутри влажной камеры. Стимулирующие электроды позволяют подвести раздражающий ток к объекту. Отводящие электроды вкалывают в мышцу или размещают на нерве при отведении от них потенциалов.

Усилитель обеспечивает увеличение амплитуды и мощности отводимого от ткани при помощи электродов электрического сигнала, который подается на входные контакты. Усиленный сигнал отводится от выходных контактов. При помощи рукояток управления можно ступенчато или плавно изменять коэффициент усилителя сигнала.

Осциллограф обеспечивает визуализацию электрического сигнала, подаваемого с выхода усилителя. При помощи осциллографа можно увидеть форму электрического сигнала и измерять его амплитуду, длительность и латентный период от момента нанесения раздражения. При помощи рукояток управления можно контролировать скорость развертки луча, чувствительность прибора и т.д.

Электростимулятор предназначен для генерации электрических токов со строго заданными параметрами. Он работает в двух режимах – разовом и внутреннем. В разовом режиме после нажатия кнопки «Пуск» на выходные контакты стимулятора подается одиночный прямоугольный импульс тока. Во внутреннем режиме стимулятор непрерывно генерирует импульсы тока с заданной частотой. При помощи ручек управления можно задать напряжение импульсов тока, длительность импульсов тока и частоту следования импульсов тока.

Влажная камера со специальными растворами внутри нее применяется для работы на изолированных органах, тканях и отдельных клетках с целью поддержания нормальной жизнедеятельности биологического объекта. Во время эксперимента раствор непрерывно обновляется, насыщается кислородом, а также поддерживается соответствующая температура (для хладнокровных животных +20°С, для теплокровных +37°С).

Задание:

• Прочитайте, что входит в состав установки для исследования электрических процессов в возбудимых тканях.

• Перенесите схему установки в тетрадь.

• Умейте охарактеризовать каждый элемент, входящий в состав установки.

Работа №2. Знакомство с приготовлением нервно-мышечного препарата лягушки

Нервно-мышечный препарат лягушки состоит из икроножной мышцы, бедренной кости и седалищного нерва с кусочком позвоночника. Использование данного препарата в физиологических экспериментах позволило сделать множество открытий, вывести целый ряд законов. Стало ясно, что биоэлектрические потенциалы — это не случайные (побочные) явления в деятельности живых тканей, а сигналы, при помощи которых передаются «команды» как в самой нервной системе, так и от нее – к мышцам и другим органам.

Рис. 2. Нервно-мышечный препарат лягушки

1. Икроножная мышца; 2. Седалищный нерв; 3. Кусок позвоночника; 4. Бедренная кость.

Последовательность приготовления нервно-мышечного препарата лягушки:

1. обездвиживают лягушку декапитацией или введением зонда в канал спинного мозга;

2. вскрывают брюшную полость, отодвигают внутренности, обнажая позвоночник, и рассекают тело лягушки на уровне 2-го поясничного позвонка;

3. пинцетом снимают кожу с нижней части туловища и задних конечностей;

4. удаляют копчиковую кость, разрезают позвонки и туловище по продольной оси и разделяют препарат на две симметричные части;

5. подводят стеклянную палочку под крестцовое сплетение и препарируют нерв с фрагментом позвоночника;

6. положив лапку лягушки дорсальной стороной кверху, раздвигают мышцы бедра и выделяют седалищный нерв до коленного сустава;

7. берут на лигатуру сухожилие икроножной мышцы и перерезают его ниже лигатуры;

8. удаляют подвздошную кость, мышцы с бедренной кости, очищают бедренную кость и пересекают ее посередине;

9. перерезают голень ниже коленного сустава.

10. фиксируют препарата в камере, для этого бедренную кость пропускают в отверстие стойки и зажимают винтом, нерв укладывают в продольный желобок (нерв должен плотно прилегать к двум электродам);

11. на дно камеры укладывают ватный тампон, смоченный раствором Рингера (100 мл воды, 0,65 г хлорида натрия, 0,014 г хлорида калия, 0,012 г хлорида кальция, 0,01 гидрокарбонат натрия), закрывают камеру.

Задание:

• Прочитайте последовательность приготовления нервно-мышечного препарата лягушки.

• Просмотрите фильм «Приготовление нервно-мышечного препарата».

• Сделайте в тетради рисунок нервно-мышечного препарата.

Работа №3. Действие различных раздражителей на нервно-мышечный препарат

В физиологии применяются различные раздражители: электрические, химические, механические, температурные и др. Недостатки механического и температурного раздражителей заключаются в том, что они трудно дозируются и, главное, оказывают повреждающее действие на ткань. Химическое раздражение тоже трудно дозируется, медленно действует и также медленно снимается. Поэтому действие его сохраняется, несмотря на промывание препарата (наблюдается длительное сокращение мышц). Источником раздражения препарата может быть и его высыхание. При высыхании нерва начинает сокращаться мышца, что создает препятствие для работы с препаратом, поэтому препарат постоянно смачивают раствором Рингера. Наиболее удобным является электрическое раздражение. Его преимущество состоит в том, что сила и длительность раздражения легко и точно дозируются, количественный учет интенсивности раздражения прост, а, главное, повторное применение электрического раздражения не оказывает вредного действия на ткань.

Задание:

• Просмотрите фильм «Действие различных раздражителей на нервно-мышечный препарат».

• Опишите наблюдаемые ответы нервно-мышечного препарата на все виды раздражителей предлагаемых в фильме: электрическое (прикладывание электродов или гальванического пинцета к нерву); механическое (удар ребром закрытых ножниц на участок нерва); тепловое (прикосновение нагретой препаровальной иглы к нерву); химическое (прикладывание на нерв нескольких кристалликов поваренной соли). Опишите, что происходит с препаратом при высыхании нерва.