Физиология методички

Фізіологія — одна з фундаментальних наук серед медико-біологічних дисциплін, що вивча- ються у вищих навчальних закладах. Вона має за мету дослідження закономірностей функцій цілісного організму людини і його структур (систем, органів, тканини) в їх сукупності та взаємодії організму з навколишнім середовищем.

Вивчення фізіології як навчальної дисципліни значною мірою базується на виконанні студен- тами фізіологічного практикуму, зміст якого по- стійно ускладнюється і вдосконалюється. З огля- ду на сучасні тенденції введення до навчально- го процесу нових методик дослідження та альтер- нативних методів навчання, виникла необ- хідність у виданні даного навчального посібни- ка для практичної і самостійної роботи студентів.

Запропонований посібник має на меті ознайо- мити студентів з основними сучасними методика- ми дослідження функцій організму людини, що наближає до виконання завдань практичної ме- дицини. Деякі практичні роботи підвищеної складності пропонується відтворювати у вигляді демонстрації за допомогою матеріалів навчаль- них комп’ютерних програм і відеофільмів з по- дальшим розв’язанням наведених у посібнику ситуаційних завдань. Такий підхід виділяє цей посібник серед наявних сьогодні і дозволяє сту- дентам отримати безпосереднє підтвердження тео- ретичним положенням, засвоїти сучасні методи фізіологічних досліджень та здобути основні практичні навички ще до безпосереднього кон- такту з пацієнтами, що дозволить знизити імовірність помилкових дій у майбутній про- фесійній діяльності лікаря.

Даний навчальний посібник повністю охоп- лює всі залікові модулі, передбачені програмою МОЗ України відповідно до викладання дисцип-

ліни «Фізіологія» за кредитно-модульною систе- мою. До складу першого розділу посібника «За- гальна фізіологія», який відтворює перший мо- дуль, увійшло 6 змістових модулів (глав): вступ у фізіологію, фізіологія збудливих тканин, нерво- ва регуляція функцій організму, роль централь- ної нервової системи (ЦНС) у регуляції рухових функцій, роль автономної нервової системи (АНС) в регуляції вісцеральних функцій, гуморальна ре- гуляція та роль ендокринних залоз у регуляції вісцеральних функцій організму.

Другий розділ «Фізіологія вісцеральних сис- тем: крові, кровообігу, дихання» містить теми відповідних глав із фізіології крові, кровообігу та процесів дихання.

Третій розділ присвячений фізіологічним про- цесам метаболізму, терморегуляції, травлення, виділення, аналізаторам та вищій нервовій діяль- ності. Кожний розділ супроводжується конт- рольними питаннями, тестовими завданнями, схемами і таблицями, що дозволяє студентам підготуватися до ліцензійного іспиту «Крок-1», а також сприяє активізації їх пізнавальної та творчої діяльності, усвідомленому засвоєнню фізіології, яка є базою для подальшого вивчення спеціальних дисциплін майбутніми фахівцями. Викладені у посібнику матеріали здатні покра- щити розуміння тем, що вивчаються з курсу фізіо- логії, забезпечити міждисциплінарний інтегрова- ний зв’язок знань студентами, оскільки матеріал викладається з урахуванням загальних знань з курсів біології, медичної фізики, анатомії та гісто- логії, медичної хімії, патологічної фізіології і фар- макології.

Навчальний посібник розрахований на сту- дентів, аспірантів і викладачів вищих медичних навчальних закладів.

Глава 1. ВСТУП

У ФІЗІОЛОГІЮ

Конкретні цілі:

1.Пояснювати фізіологічні основи методів до- слідження функцій організму в експерименті і під час дослідження функцій людини за умов різних фізіологічних станів.

2.Трактувати поняття «фізіологічна система» організму і роль механізмів регуляції у досягненні пристосувальних реакцій.

3.Аналізувати етапи становлення фізіології як фундаментальної дисципліни та роль окремих науковців на кожному з її етапів.

1.1. ПРЕДМЕТ І ЗАВДАННЯ ФІЗІОЛОГІЇ. МЕТОДИ ФІЗІОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

Мотиваційна характеристика теми. Фізіоло-

гія, будучи основою медицини, необхідна для ро- зуміння та аналізу фізіологічних процесів, що пе- ребігають в організмі, і механізмів їх регуляції, які забезпечують життєдіяльність у мінливих умовах зовнішнього та внутрішнього середовищ. Розу- міння завдань і змісту фізіології, а також методів дослідження функцій організму необхідні для практичної діяльності лікаря.

Мета заняття:

1.Ознайомити студентів з методами фізіоло- гічних досліджень.

2.Студенти повинні засвоїти поняття: функ- ція, подразнення, збудження, подразливість, збудливість.

Питання до усного і тестового контролю:

1.Фізіологія як наука, що вивчає об’єктивні закономірності функцій організму людини і його структур (систем, органів, тканин, клітин) в їх єдності та взаємодії організму з зовнішнім сере- довищем.

2.Фізіологія як наукова основа медицини, що вивчає функції організму, шляхи збереження здо- ров’я і працездатності. Значення фізіології в підготовці лікаря.

3.Методи фізіологічних досліджень: спостере- ження, експериментування, моделювання.

4.Рівні будови організму людини і його функції. Єдність організму і зовнішнього середо- вища

5.Фізіологічна характеристика функцій, їх параметри. Взаємозв’язок між структурою і функ- цією. Вікові та статеві особливості функцій.

6.Функції клітин, тканин, органів, фізіологіч- них систем організму. Гомеостаз і гомеокінез.

Питання до письмової відповіді:

1.Дайте визначення нормальної фізіології як науки. Перерахуйте основні принципи фізіології людини.

2.Перерахуйте методи фізіологічних дослі- джень і опишіть переваги електричних подраз- нень перед іншими видами подразнень.

3.Сформулюйте, що таке подразливість, збуд- ливість і збудження.

4.Перерахуйте фізіологічні властивості нерво- вої та м’язової тканин. Дайте їм характеристику.

5.Дайте визначення порогу подразнення.

Програма практичної роботи на занятті:

1.Ознайомлення з кафедрою та її оснащенням для навчальної та наукової підготовки.

2.Ознайомлення з науковим напрямом ка- федри.

Глава 2. ФІЗІОЛОГІЯ

ЗБУДЛИВИХ ТКАНИН

Конкретні цілі:

1.Пояснювати механізми розвитку мембран- ного потенціалу спокою (МПС) і мембранного потенціалу дії (МПД) у нервових і м’язових во- локнах, інтерпретувати їх параметри.

2.Пояснювати механізми дії електричного струму на збудливі тканини, інтерпретувати вплив електричних імпульсів із різними парамет- рами на мембранні потенціали (МП) нервових і м’язових волокон.

3.Робити висновки про збудливість нервових

ім’язових волокон на підставі величини порога деполяризації.

4.Пояснювати механізми та закономірності проведення нервового імпульсу нервовими во- локнами, інтерпретувати причини порушення провідності.

5.Пояснювати механізми хімічної передачі збудження крізь нервово-м’язовий синапс.

6.Інтерпретувати механізми блокади нерво- во-м’язового проведення збудження.

7.Пояснювати механізми сполучення збу- дження і скорочення в поперечно-смугастих м’я- зових волокнах, скорочення і розслаблення.

8.Інтерпретувати залежність характеру ско- рочення м’язів від сили і частоти подразнення.

9.Інтерпретувати роль факторів, від яких за- лежить сила скорочення м’язів.

2.1. ДОСЛІДЖЕННЯ МЕМБРАННИХ ПОТЕНЦІАЛІВ. ПОТЕНЦІАЛ СПОКОЮ

Мотиваційна характеристика теми. Для практичної діяльності лікаря має значення розу- міння властивостей збудливих тканин та ме- ханізмів виникнення збудження в нервовій і м’я- зовій тканинах, оскільки функція будь-якого органа можлива тільки за умов збудження в збудливих тканинах.

Мета заняття. Знати:

1.Будову, властивості і функції клітинних мем-

бран.

2.Іонні механізми виникнення МПС.

3.Властивості збудливих тканин.

Питання до усного і тестового контролю:

1.Подразливість, збудливість як основа ре- акції тканини на подразнення. Збудження.

2.Сучасні уявлення про будову і функції клітинних мембран.

3.Іонні канали мембран, їх види, функції. Іонні градієнти клітини — іонна асиметрія.

4.Транспорт іонів крізь мембрани. Іонні на- соси мембран, їх функції.

5.Рецептори мембран, їх функції.

6.Мембранний потенціал спокою, механізми походження, методи реєстрації. Параметри МПС

ійого фізіологічна роль.

Питання до письмової відповіді:

1.Намалювати схему будови клітинної мем- брани.

2.Побудувати графік МПС збудливої клітини.

3.Охарактеризувати рівень обмінних про- цесів у збудливій клітини в стані спокою.

4.Пояснити, що таке калієвий рівноважний потенціал.

5.Описати іонні насоси мембран, механізм їх роботи в стані спокою мембран.

6.Описати рецептори клітинних мембран, їх види і функції.

7.Описати сучасні методики реєстрації МПC.

Програма практичної роботи на занятті: до-

слідження механізмів виникнення і методів реєст- рації електричних потенціалів збудливих тка- нин.

Методика реєстрації електричних потенціалів м’язів людини

Для роботи необхідні: біопідсилювач; осци-

лограф; нашкірні електроди; набір вантажів 1, 3,

5 кг; ізотонічний розчин натрію хлориду; дез- інфікуючий розчин, шматочки марлевої тканини; закріплююча гумова стрічка.

Об’єкт дослідження — людина.

Проведення роботи. Дослідження рекомен- дується проводити на кількох випробуваних, ос- кільки в цьому випадку буде помітна різниця індивідуальних реакцій. Реєстрацію кожного по- казника експериментатор проводить на обох ру- ках, визначаючи їх виразність і симетричність.

Реєстрацію електричної активності м’язів — електроміографію (ЕМГ) людини використову- ють з діагностичною метою в клініці під час функ- ціональних досліджень та за умов м’язових дис- функціональних станів. Залежно від мети ЕМГ виконують під час довільних рухів досліджува- них м’язів, під впливом вантажу та під дією сти- муляції. Шкіру плеча над m. biceps обробляють дезінфікуючим розчином, потім ізотонічним роз- чином натрію хлориду. Перевіряють міжелектрод- ний опір, який у нормі не перевищує 40–50 кОм. Після цього підбирають відповідний коефіцієнт посилення під час тестового згинання руки в ліктьовому суглобі з вагою 5 кг. Реєструють ка- лібрувальний сигнал. За цим досліджуваному пропонують підняти вагу 1 або 3 кг. Під час цьо- го на моніторі осцилографа реєструють виника- ючі біопотенціали. Проводять реєстрацію біо- потенцалів на початку роботи, через 2–3 хв та під час стомлення м’яза. Після 5–10 хв відпочин- ку повторно реєструють потенціали під час ро- боти з великим навантаженням (3 або 5 кг). Спо- стерігають за характером зміни потенціалів м’язів. Потім проводять таку ж саму роботу на іншій руці та порівнюють результати.

Оформлення результатів і їх оцінка. Занесіть до протоколу отримані показники. Порівняйте результати кількох випробуваних. Зробіть вис- новки.

Тестові завдання до самоконтролю рівня знань

1.За допомогою мікроелектродної техніки ви- мірювали МП мотонейронів спинного мозку со- баки. При цьому виявлено деполяризацію ней- ронів після дії фармпрепарату. З чим це може

бути пов’язано?

A. ↑ проникності мембрани для Na+ B. ↓ проникності мембрани для K+ C. ↓ проникності для Na+

D. ↓ проникності мембрани для Cl- E. ↓ проникності мембрани для Ca2+

2.У тварини за допомогою мікроелектродної техніки вимірювали МП мотонейрона спинного мозку. Виявлено гіперполяризацію мембрани нейрона після дії фармпрепарату. З чим це може

бути пов’язано?

A. ↑ проникності мембрани для Ca2+ B. ↑ проникності мембрани для K+ C. ↓ проникності для K+

D. ↑ проникності для Na+ E. ↓ проникності для Cl-

3.Усередині клітини в стані спокою концент- рація К+:

A. Більше ніж зовні в 30–40 разів B. Менше ніж зовні в 30–40 разiв C. Менше ніж зовні в 10–15 разів D. Більше ніж зовні в 10–15 разів E. Дорівнює концентрації К+ зовні

4.В експерименті досліджували пороги подраз- нення різних тканин тварини. У яких тканинах був виявлений найнижчий поріг подразнення?

A. У кардіоміоцитах

B. У міоцитах гладких м’язів

C. У мотонейронах спинного мозку D. У міоцитах скелетних м’язів

E. У залозистих клітинах

5.Якщо у позаклітинній рідині збільшиться концентрація К+, то абсолютна величина МП ...,

азбудливість клітини ...

A.Зменшиться … збільшиться

B.Збільшиться … збільшиться

C.Збільшиться … зменшиться

D.Зменшиться … не зміниться

E.Не зміниться … не зміниться

6. Якщо у позаклітинній рідині зменшиться концентрація К+, то абсолютна величина МП ...,

азбудливість клітини ...

A.Зменшиться … збільшиться

B.Збільшиться … збільшиться

C.Збільшиться … зменшиться

D.Зменшиться … не зміниться

E.Не зміниться … не зміниться

7.МПС переважно залежить від ... крізь мем- брану клітини:

A. Вихідного струму К+ B. Вхідного струму К+ C. Вихідного струму Na+ D. Вхідного струму Na+ E. Вхідного струму Ca2+

8.Якщо проникність мембрани для К+ збіль- шиться, то її збудливість …, а абсолютна вели- чина МП …

A. Зменшиться ... збільшиться B. Збільшиться ... збільшиться C. Не зміниться ... збільшиться D. Зменшиться ... зменшиться E. Зменшиться ... не зміниться

9.Усередині збудливої клітини в стані спокою концентрація Na+:

A. Менша ніж зовні в 10–15 разів B. Менша ніж зовні в 2–3 рази C. Більша ніж зовні в 10–15 разів D. Більша ніж зовні в 2–3 рази E. Дорівнює концентрації зовні

10.У збудливої клітини в стані спокою про- никність клітинної мембрани найбільша для іонів ...

A. К+ B. Na+ C. Са2+

D.Cl-

E.Mg2+

Відповіді

1.А, 2.В, 3.А, 4.С, 5.А, 6.С, 7.А, 8.А, 9.А, 10.А.

Тестові завдання до самоконтролю за програмою «Крок-1»

1.Чим загрожує небезпечне для життя отру- єння ботулінічним токсином, який блокує вхід іонів Са2+ в нервові закінчення аксонів мотоней- ронів?

A. Розвитком блювання B. Зупинкою серця

C. Розладом тонусу судин D. Зупинкою дихання E. Розвитком проносу

2.Внаслідок блокади іонних каналів мембра- ни клітини її МПС зменшився від –90 до –70 мВ. Які канали заблоковані?

A. Na+ B. K+ C. Ca2+ D. Mg2+ E. Cl-

3.Під час дослідження ізольованої збудливої клітини встановлено, що поріг сили подразнен- ня клітини істотно зменшився. Що із зазначено- го може бути причиною цього?

A.Блокада утворення енергії (E) в клітині

B.Інактивація Na+ каналів

C.Інактивація Ca2+ каналів

D.Активація K+ каналів

E.Активація Na+ каналів мембраною

4.Внаслідок активації іонних каналів зо- внішньої мембрани збудливої клітини значно збільшився її МПС. Які канали були активовані?

A. Швидкі K+

B. Na+ C. K+

D. Повільні Ca2+

E. Na+ і Ca2+

5.У збудливої клітини повністю заблокували процеси утворення E. Як змінився за даних умов рівень МП?

A. Незначно збільшився B. Незначно зменшився C. Істотно зменшився D. Зник

E. Істотно збільшився

6.У людини необхідно оцінити рівень збудли- вості нерва. Яку величину для цього необхідно визначити?

A. МПС

B. Порогову силу подразника

C. Критичний рівень деполяризації (КРД) D. Амплітуду потенціалу дії

E. Тривалість МПД