Стоматологический факультет, 1 курс
Раздел «Физиология возбудимых тканей»
Учебно-методическое пособие к занятию 2.
Тема занятия: Потенциал покоя, потенциал действия. Законы раздражения. Значение электрофизиологических методов исследования в стоматологии.
Цель занятия: Изучить основные понятия раздела, механизмы формирования потенциала покоя, потенциала действия; особенности возбуждения клеток при действии постоянного тока, раздражителей различной силы, частоты, длительности, имеющих градиент нарастания силы. Познакомиться с методами оценки возбудимости нервной и мышечной тканей, научиться анализировать изменения возбудимости во время возбуждения.
Для достижения поставленной цели необходимо:
Повторить:
1. Из курса биологии и физики раздел "Биология и биофизика мембраны клетки".
Изучить литературу:
Основную:
1. Яковлев В.Н., Есауленко И.Э., Сергиенко А.В. Нормальная физиология: учебник / в 3 томах/ / Под ред. В.Н. Яковлева. – М.: Изд. Центр Академия, 2006.
2. Орлов М.С. Нормальная физиология: учебник. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005.
3. Физиология человека. Задачи и упражнения: учебное пособие: / под ред. Ю.И. Савченкова. – Ростов н/ Д.: Феникс, 2007.
Дополнительную:
1. Основы физиологии человека: Учебник для высших учебных заведений / в 2-х томах / Под ред. Б.И. Ткаченко. – СПб, 1994. – Т. 1. – С. 43-53.
2. Физиология человека: Учебник / в 2-х томах /Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько. – М.: Медицина. –1998. – Т. 1. – С. 27-51.
3. Физиология человека: Учебник / Под ред. Г.И. Косицкого. - М.: Медицина, 1985. – С. 19-32, 34-44.
4. Нормальная физиология: Учебн. пособие /Под ред. В. А. Полянцева. - М.: Медицина, 1989. – С. 50-52, 55, 60-64.
5. Руководство к практическим занятиям по физиологии / Под ред. Г.И. Косицкого, В.А. Полянцева. – М.: Медицина, 1988. – С. 72-75, 77-83.
6. Физиология человека: Руководство / в 3-х томах / Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. – М.: Мир, 1996. – Т. 1. – С. 26-40, 40-43
В результате изучения предложенного материала к занятию необходимо
Знать:
1. Определение понятий: потенциал действия, деполяризация, реполяризация, гиперполяризация, реверсия заряда мембраны (овершут) Электрофизиологическую и электрографическую характеристику возбуждения (на примере нервного волокна): фазы потенциала действия, изменение разности потенциалов на мембране во время возбуждения.
2. Электрохимическую характеристику возбуждения (на примере нервного волокна): ионные механизмы формирования потенциала действия:
Строение потенциалзависимых каналов для натрия, характеристику понятий «активация», «инактивация» каналов. Динамику изменений проницаемости натриевых каналов во время возбуждения, Состояние h- и m-ворот натриевых каналов в разные фазы потенциала действия.
Особенности калиевых потенциалзависимых каналов и динамику изменения их проницаемости во время возбуждения.
Количественную характеристику потенциала действия (амплитуда, длительность). Факторы, определяющие амплитуду потенциала действия. Определение понятий пороговый потенциал, локальный ответ.
3. Характеристику изменений возбудимости мембраны нервного волокна во время возбуждения: Фазы возбудимости. Динамику изменений возбудимости нервного волокна во время потенциала действия. Понятие лабильности. Механизмы повышения и снижения возбудимости в возбужденном волокне.
4. Методы регистрации потенциала действия (микроэлектродная внутриклеточная и внеклеточная регистрация).
5. Определение понятий гомогенные и гетерогенные возбудимые системы, пороговый, подпороговый (субпороговый), сверхпороговый (суперпороговый) раздражители.
6. Законы силы для гомогенных и гетерогенных возбудимых систем:
Формулировку закона «все или ничего». Особенности реакции гомогенной возбудимой системы на раздражители различной силы. Определение понятия локальный ответ. Сравнительную характеристику локального ответа и потенциала действия.
Формулировку закона силы для гетерогенных возбудимых систем. Определение понятий: минимальный, субмаксимальный и максимальный пороги. Особенности реакции гетерогенных возбудимых систем на раздражители различной силы.
7. Реакции возбудимых структур на раздражители постоянной силы различной длительности. Понятие о минимальной (пороговой), субмаксимальной и максимальной длительности постоянного раздражителя.
8. Закон силы-длительности. Характеристику понятий: реобаза, полезное время, хронаксия. Формулировку закона силы-длительности. Принципы построения кривой силы-длительности.
9. Закон градиента. Формулировку закона градиента. Определение понятий: градиент силы раздражителя, крутизна нарастания, критическая скорость нарастания, аккомодация. Зависимость пороговой силы раздражения от скорости ее нарастания. Механизм аккомодации.
10. Законы действия постоянного тока (законы полюсного действия):
Особенности возбуждения клеток при замыкании цепи постоянного тока. Понятие о катэлектротоне, механизм катэлектротона. Изменение возбудимости под катодом при длительном его действии. Механизм развития катодической депрессии.
Особенности возбуждения клеток при размыкании цепи постоянного тока. Понятие об анэлектротоне. Механизм анэлектротона. Механизмы изменений возбудимости под анодом при длительном его действии.
11. Закон частоты раздражения. Характеристику понятий: оптимальная и пессимальная частоты раздражения, трансформация ритма возбуждения, лабильность. Формулировку закона частоты для гомогенных и гетерогенных возбудимых систем. Факторы, определяющие лабильность тканей.
12. Применение электрофизиологических методов исследования в стоматологической практике:
Способы оценки возбудимости тканей: по пороговой силе раздражения, по хронаксии, по лабильности.
Гальванические явления в ротовой полости.
Физиологическое обоснование применения постоянного и переменного электрического тока (высокочастотного, диодинамические токи, флюктуирующего) в стоматологии с лечебными целями.
Уметь:
1. Формулировать определения всех изучаемых на занятии понятий.
2. Характеризовать состояние возбуждения, используя знания о закономерностях биоэлектрических процессов в клетке.
3. Рисовать синхронно во времени графики потенциала действия нервной клетки, ионных токов и фаз возбудимости, локальный ответ. Обозначать фазы потенциала действия и возбудимости, локального ответа.
4. Формулировать законы раздражения. Объяснять физиологический смысл законов раздражения, используя знания о закономерностях биоэлектрических процессов в клетке.
5. Использовать знания о закономерностях биоэлектрических процессов при ответах на тестовые задания, решении ситуационных задач, обсуждении результатов опытов.
При подготовке к занятию выполните письменно задания раздела «Самостоятельная работа»:
1. Сформулируйте определения понятий возбудимости и раздражимости. Нарисуйте схематично часть аксона нервной клетки. Укажите на схеме распределение натрия, калия, хлора и белков внутри волокна и в межклеточной жидкости. Обозначьте покоящиеся и возбужденные участки волокна. Опишите распределение положительных и отрицательных зарядов в покое и во время возбуждения.
Рис. 1. Схема распределения зарядов в покоящемся и возбужденном участках нервного волокна.
2. Изобразите на схеме три состояния потенциалзависимого канала возбудимой клетки: покой, активацию, инактивацию, указав положение m и h ворот. Обозначьте внутриклеточную и внеклеточную часть мембраны. Объясните, каким фазам потенциала действия соответствуют эти состояния.
Рис. 3. Состояния потенциалзависимого канала.
3. Нарисуйте синхронизированные во времени графики потенциала действия, изменений возбудимости в процессе возбуждения для клетки со следующими показателями: потенциал покоя Е0 = -80 мв; Екрит.= -50 мв; величина реверсии +40 мв; длительность быстрой деполяризации составляет 2 мс. Дополните график изображением токов К+ и Na+ через мембрану. Нарисуйте рядом с ПД график локального ответа. Дайте сравнительную характеристику ПД и локального ответа. На графике по оси ординат отмечайте изменение разности потенциалов в мв, по оси абсцисс – время в мс.
Рис. 2. Схема потенциала действия нервного волокна и изменений возбудимости во время возбуждения.
4. Дайте определение понятиям: пороговый, подпороговый, сверхпороговый раздражители, пороговый потенциал. При действии каких по силе раздражителей могут возникать гальванические явления в ротовой полости? Назовите основные признаки гальванизма.
5. Какие состояния возбудимой клетки называют «катэлектротон», «анэлектротон», «катодическая депрессия», «аккомодация»? Когда они могут возникнуть?
Для контроля усвоения теоретического материала ответьте на тестовые задания: см. приложение 1.
Для самоконтроля уровня знаний проанализируйте решения ситуационных задач: см. приложение 2.
Организация самостоятельной работы на занятии: