Ход работы:
Нервно-мышечный препарат является наиболее удобным объектом для изучения общих свойств возбудимых тканей. Для получения нервно-мышечного препарата:
1. Обездвиживают лягушку, удаляя головной и разрушая спинной мозг.
Лягушку заворачивают в марлевую салфетку (оставляют только голову). Большими ножницами отрезают верхнюю челюсть за глазами.
Металлическим стержнем разрушают спинной мозг.
2. Удаляют передний отдел туловища и снимают кожу.
Кладут лягушку в кюветку брюшком кверху и большими ножницами вырезают внутренности у лягушки. Отступя на 0,5-1 см кпереди от места выхода седалищных нервов, которые идут вдоль позвоночника, перерезают лягушку поперек, отсекая верхнюю часть туловища. Используя салфетку, снимают кожу с задних лапок чулком. Большими ножницами выстригают копчиковую кость и разрезают лягушку в лонном сочленении пополам.
3. Выделяют бедренный нерв, отпрепаровывают все мышцы, кроме икроножной.
Держа маленьким пинцетом остаток позвоночника маленькими ножницами отпрепарировать седалищный нерв до коленного сустава. Вылущивают головку бедренной кости и ножницами срезают все мышцы бедра. На этом этапе препарат называется реоскопической лапкой (остаток позвоночника, седалищный нерв, бедренная кость с головкой и вся лапка).
Для приготовления нервно - мышечного препарата необходимо отпрепарировать икроножную мышцу вместе с ахилловым сухожилием, кость голени отрезают (остаток позвоночника, седалищный нерв, бедренная кость с головкой и икроножная мышца с ахилловым сухожилием).
4. Воздействуют током разной силы и частоты на мышцу и нерв.
Определяют пороговую силу раздражителя для нерва и мышцы.
5. Убедившись в физиологической целостности нерва, накладывают лигатуру на середину седалищного нерва и раздражают нерв, прикладывая электроды впереди, а затем позади лигатуры.
Результат: В результате воздействия электрическим током на мышцу происходит сокращение, а на нерв проведение нервного импульса (о чем свидетельствует сокращение мышцы). При воздействии тока одинаковой силы (выяснить какой!) мышца не сокращается, а при воздействии на нерв сокращается.
После наложения лигатуры на нерв (нарушение анатомической целостности) проведение возбуждения прекращается, о чем свидетельствует отсутствие сокращения мышцы.
Вывод: Нервная и мышечная ткани являются возбудимыми. Им присущи такие свойства, как возбудимость, проводимость, а для мышечной еще и сократимость. Возбудимость нервной ткани выше, чем мышечной. Для проведения возбуждения в нервном волокне необходима его анатомическая и физиологическая целостность.
ЗАНЯТИЕ № 4.
ТЕМА: Виды и режимы мышечных сокращений.
Возбуждение и сокращение мышц при естественных двигательных актах вызывается нервными импульсами, поступающими из центральной нервной системы.
Виды мышечных сокращений
одиночное мышечное тетаническое тоническое
(миокард) (скелетные мышцы) (гладкие мышцы)
гладкий зубчатый
оптимальный
пессимальный
Скелетные мышцы в условиях опыта отвечают на одиночное раздражение одиночным сокращением. Однако в целом организме одиночные сокращения свойственны только сердечной мышце, которая сокращается в ответ на одиночные импульсы, поступающие к ней из синусного узла.
В зависимости от частоты импульсации мышца сокращается по-разному:
вид сокращения |
частота раздражителя |
одиночное мышечное сокращение |
6-8 Гц |
зубчатый тетанус |
20-40 Гц |
гладкий тетанус |
50 Гц и выше. |
Для того чтобы понять механизм тетануса, необходимо изучить одиночное мышечное сокращение, которое является непременной составной единицей каждого их них.
Изучение одиночного мышечного сокращения можно провести, если записать его в развернутом виде, используя для этого быстро вращающийся кимограф (рис. 2.)
Рис. 2. Периоды одиночного мышечного сокращения.
I - латентный период - 0, 01 сек.
II - период укорочения - 0, 04 сек.
III - период расслабления - 0, 05 сек.
период сокращения мышцы - 0,1 сек.
В естественных условиях мышцы сокращаются под влиянием ритмических импульсов, получаемых из ЦНС. Импульсы следуют с частотой большей, чем период одиночного мышечного сокращения, т.е. мышца, не успев расслабиться, получает следующий. В мышцах возникает явление суммации, в результате которого они приходят в состояние длительного укорочения, называемого тетанусом. Экспериментально тетанус можно получить на икроножной мышце лягушки при воздействии ритмического раздражителя.
При частоте, когда каждый последующий раздражитель попадает в фазу расслабления мышцы, получается зубчатый тетанус.
При частоте раздражения, когда каждый последующий импульс попадает в фазу укорочения мышцы, возникает длительное непрерывное сокращение, которое называется гладким тетанусом.
При возбуждении и сокращении мышцы изменяется ее возбудимость. Как только на мышцы подействовал пороговый раздражитель, в мышце возникло возбуждение, а возбудимость ее пропала, это будет абсолютная рефрактерная фаза, т. е. абсолютная невозбудимость и если в этот момент наносить дополнительные раздражения мышцы на них не будут отвечать, эта фаза длиться 0,001 - 0,003 секунды. Затем возбудимость постепенно восстанавливается и на новые дополнительные, более сильные раздражения мышцы отвечает слабым сокращением. Это относительно рефрактерная фаза, длиться она 0,009 - 0,007 секунды. Обе эти фазы укладываются в латентный период. После относительно рефрактерной фазы возбудимость в мышце не только восстанавливается, но и становиться значительно выше исходной - экзальтационная фаза - 0,018 секунды. Затем возбудимость возвращается к исходной величине.
Различают следующие режимы мышечных сокращений:
Изотоническое - сокращение, при котором происходит укорочение мышечных волокон, но их напряжение не меняется.
Изометрическое - сокращение, при котором длина волокон не уменьшается, но их напряжение возрастает.
Ауксотоническое - сокращение, при котором изменяются и длина и напряжение мышц. Такой режим сокращения характерен для работающих мышц в целом организме. Первые два можно получить только в эксперименте.
Цель занятия: Сформировать четкое представление об основных свойствах мышечной ткани.
Домашнее задание (письменно):
1. Изобразить синхронные графики возбуждения, возбудимости, одиночного мышечного сокращения:
а) поперечнополосатой
б) сердечной мышцы.
2. Объяснить, почему у поперечнополосатой мышцы основным видом сокращения является тетаническое, а у сердечной - одиночное.
3. Классифицировать виды и режимы сокращений мышечной ткани.
Вопросы для подготовки:
1. Сократительная функция мышечной клетки: биофизические, биохимические основы сокращения и расслабления.
2. Режимы сокращения мышц.
3. Что такое тетанус?
4. Какие виды тетануса различают? От чего зависит вид тетануса?
5. Почему амплитуда тетанического сокращения больше одиночного?
6. Особенности строения поперечнополосатых и гладких мышц.
7. У каких мышц более выражены эластические и пластические свойства?
Работа N 1. Запись и анализ одиночного и тетанического мышечного сокращения.
Цель работы:
Записать одиночное и тетаническое мышечное сокращение.
Изучить периоды одиночного мышечного сокращения.
Исследовать влияние частоты раздражений на характер сокращения мышцы.
Оборудование: препаровальный набор, кюветка с марлевой салфеткой, раствор Рингера, электростимулятор, кимограф, штатив с миографом.
Объект исследования: лягушка.