Учебное+пособие+Ред.+2020

11

Утомление

Вопросы

Различаются ли сила правой и левой рук?

Остаётся ли неизменным число двигательных единиц, задействованных при сжатии предмета в руке?

Задействованы ли одни и те же двигательные единицы на протяжении всего процесса сжатия предмета?

Какими физиологическими процессами объясняется уменьшение силы при утомлении?

3. Динамометрия и определение силового индекса.

Испытуемый максимально сжимает динамометр правой, затем левой рукой. Рука должна быть вытянута в сторону, и поднята до уровня плеч. Измерение проводят 2-3 раза и записывают наибольшую цифру. Точность измерения ± 2 килограмма.

Средние возрастные нормативы динамометрии (кг).

Сила правой кисти у неподготовленных мужчин обычно колеблется в пределах 35—50 кг, левой кисти — 32—46 кг, а у женщин соответственно 25—33 и 23—30 кг.

После проведения динамометрии рассчитывают силовой индекс по формуле:

Силовой индекс (%) = Мышечная сила ведущей кисти (кг) / Вес тела (кг) * 100.

Оценка уровня физического здоровья по силовому индексу.

12

1.3. СВОЙСТВА СЕРДЕЧНОЙ МЫШЦЫ.

Физиологические свойства и особенности сердечной мышечной ткани. Современные представления о субстрате, природе и градиенте автоматии. Проводящая система сердца и ее роль. Характеристика электрической активности клеток миокарда предсердий, желудочков и проводящей системы. Соотношение возбуждения, сокращения и возбудимости миокарда. Реакция сердечной мышцы на дополнительные раздражения (экстрасистолы).

Вопросы программированного контроля по теме занятия.

1.Свойства сердечной мышца, особенности ее сократимости?

2.Как изменится сила сокращения сердечной мышцы при увеличении частоты раздражения, при уменьшении частоты раздражения?

3.Что характерно для потенциалов действия кардиомиоцитов?

4.Каково функциональное значение рефрактерности клеток миокарда?

5.Какие причины обуславливают фазу плато потенциалов действия в сердце?

6.Чем отличается потенциалы действия в предсердиях и желудочках?

7.Каковы функции проводящей системы сердца?

8.Каковы основные причины спонтанной диастолической деполяризации?

9.Какие ионы обеспечивают электромеханическое сопряжение в миокарде?

Практические работы. 1. Регистрация сокращений сердца лягушки по Энгельману.

ЦЕЛЬ: освоить методику кимографической регистрации работы сердца лягушки.

ХОД РАБОТЫ: обычным способом обездвиживают лягушку. Прикалывают ее к препаровальному столику. Вскрывают грудную клетку и обнажают сердце. Рассматривают переднюю поверхность сердца. Для того, чтобы обнаружить венозный синус и впадающие в него сосуды необходимо вскрыть перикард, приподнять сердце за верхушку и рассечь «уздечку». Захватывают верхушку сердца серфином и соединяют ее с рычажком Энгельмана. Устанавливают рычажок в гризонтальном положении и по касательной к барабану кимографа. Прижимают писчик рычажка к бумаге и включают кимограф. Производят запись работы сердца. В процессе работы необходимо часто орошать сердце раствором Рингера, чтобы предохранить его от высыхания.

1 – сердце;

2 – серфин;

3 – рычажок Энгельмана;

4– кимограф.

2.Лигатуры Станниуса.

ЦЕЛЬ: исследовать градиент автоматии различных отделов сердца лягушки.

ХОД РАБОТЫ: на той же лягушке подсчитывают число сердечных сокращений, а затем подводят нитку под венозный синус и на границе между синусом и предсердиями делают перевязку, т.е. накладывают 1-ю (изолирующую) лигатуру Станниуса. Подведение нити осуществляют с помощью финдера, который вместе с ниткой проводится под обе дуги аорты. При правильном положении этой лигатуры синус продолжает сокращаться в прежнем ритме, а предсердия и желудочек останавливаются. Находят атриовентрикулярную борозду и накладывают на нее 2-ю лигатуру – раздражающую. Узел завязывается на передней поверхности сердца, но не слишком сильно. При правильном наложении раздражающей лигатуры предсердия и желудочек начинают сокращаться, но в более редком ритме. Считают ритм сокращений каждого отдела сердца. Можно наложить и третью лигатуру. Она изолирует верхушку сердца, которая самостоятельно не сокращается, т.е. не обладает автоматией. Но на внешние раздражения, например, на укол булавкой или иглой, отвечает.

13

а) – 1-я лигатура, сердце останавливается; б) – 2-я лигатура, сокращения сердца возобновляются, но их частота примерно вдвое меньше; в) – 3-я лигатура. Части сердца, сокращающиеся после наложения лигатур, затемнены.

Число сокращений в одну минуту

фон

после 1-й лигатуры

после 2-й лигатуры

1.4. СИНАПСЫ, РЕЦЕПТОРЫ, ВОЛОКНА.

Особенности строения и классификации синапсов. Механизм передачи возбуждения в синапсах. Медиаторы. Рецепторы постсинаптических мембран. Постсинаптические потенциалы. Функциональные свойства синапсов.

Классификация сенсорных рецепторов. Механизм возникновения возбуждения в рецепторах. Рецепторный и генераторный потенциал. Физиологические свойства нервных и глиальных клеток.

Особенности возникновения и распространения возбуждения в нервных клетках и особенности проведения возбуждения по миелиновым и безмиелиновым нервным волокнам (Эрлангер и Гассер). Трофическая функция нервных клеток.

Вопросы программированного контроля по теме занятия.

1.Особенности проведения возбуждения в синапсах?

2.Особенности пресинаптической и постсинаптической мембран?

3.В каких синапсах медиаторы: ацетилхолин? норадреналин? дофамин? гистамин? серотонин? гамма-аминомасляная кислота? глицин?

4.С какими рецепторами постсинаптической мембраны взаимодействует ацетилхолин? норадреналин? И т.д.

5.Какие вещества могут блокировать проведение возбуждения в синапсах?

6.Что характерно для постсинаптических потенциалов?

7.Чем обусловлен возбуждающий или тормозной характер действия медиатора?

8.Выделяется ли медиатор в синаптическую щель в состоянии покоя?

9.Каковы механизмы инактивации медиатора?

10.Какие факторы способствуют выделению медиатора в синаптическую щель?

11.Какие изменения мембранного потенциала могут происходить на постсинаптических мембранах возбуждающих и тормозных синапсов?

12.Какова роль нейропептидов в синаптической передаче возбуждения?

13.Какие функции выполняют сенсорные рецепторы? Какая основная?

14.Какие рецепторы относятся к первичночувствующим? Вторичночувствующим?

15.Что такое рецепторный и генераторный потенциалы, где они возникают?

16.Какая зависимость обнаруживается между силой раздражения рецептора и амплитудой рецепторного потенциала? Между амплитудой рецепторного потенциала и частотой потенциалов действия в афферентном волокне?

17.Где возникают потенциалы действия в афферентных нейронах? В эфферентных?

18.От каких факторов зависит скорость проведения возбуждения по нервным волокнам?

19.Каковы скорости проведения возбуждения по нервным волокнам типа А-альфа, А- бета, А-гамма, А-сигма, В, С (классификация Эрлангера и Гассера)?

20.Причина самораспространения возбуждения по нервному волокну?

21. Каковы особенности медленного и быстрого аксонного транспорта?

14

Практические работы.

1.Регистрация сокращений икроножной мышцы лягушки до и после блокады нервномышечного синапса.

ЦЕЛЬ: показать роль синапса в процессе проведения возбуждения от нерва к мышце. ОСНАЩЕНИЕ: электростимулятор, вертикальный миограф, кимограф, вата, раствор Рингера, раствор с ионами кобальта (Со2+) в концентрации 5 ммоль/л, нервно-мышечный препарат.

ХОД РАБОТЫ: нервно-мышечный препарат укрепляют в вертикальном миографе так, чтобы конец, к которому подходит нерв, был обращен вверх. На верхнем горизонтальном кронштейне миографа с помощью муфты укрепляют стимулирующие электроды. Помещают на них нерв и прикрывают его до начала опыта тонким слоем ваты, смоченной раствором Рингера. Соединяют электроды с выходом стимулятора. На нерв подают стимулы длительностью 0,5 мс амплитудой 5 В и регистрируют мышечные сокращения. После этого нервно-мышечный препарат снимается с миографа и опускается в раствор с ионами кобальта в концентрации 5 ммоль/л на несколько минут. Кобальт является блокатором кальциевых каналов пресинаптической мембраны (т.е. нарушает секрецию медиатора в синаптическую щель). Вынув препарат из раствора, его вновь укрепляют на миографе и повторяют электростимуляцию нерва (она уже не вызывает мышечных сокращений). Результаты работы записываются, делается вывод.

2.Определение скорости проведения возбуждения по двигательному нерву.

Двигательные нервы являются миелинизированными волокнами и проводят возбуждение с высокой скоростью. Впервые скорость проведения возбуждения по нерву была определена Г. Гельмгольцем. Он записал 2 кривые одиночных мышечных сокращений мышцы при нанесении раздражения на нерв в 2-х участках: около мышцы и на расстоянии от неё. Измерив расстояние между участками раздражения нерва и поделив его на разницу латентных периодов (периодов от момента раздражения до начала сокращения), он определил скорость проведения возбуждения по нервному волокну.

ЦЕЛЬ: определить скорость проведения возбуждения по двигательному нерву.

ОСНАЩЕНИЕ: Компьютеризированный комплекс для лабораторных электрофизиологических исследований BIOPAC, электростимулятор, электробезопасный стимулирующий электрод (с катодом и анодом), электроды для регистрации ЭМГ, электродная паста, вата, линейка для измерения расстояния между участками стимуляции.

15

ХОД РАБОТЫ: подсоедините электроды для регистрации ЭМГ к основному блоку, а стимулирующие электроды к электростимулятору. Электроды для регистрации ЭМГ установите на кисти согласно рисунку. Выставьте параметры стимуляции: длительность импульса, пороговую (менее 10 – 15 мА) силу тока. Стимулирующий электрод приложите в области двигательной точки локтевого нерва на запястье. Нанесите раздражение. На графиках отметьте область, соответствующую латентному периоду (от момента раздражения до начала сокращения). Приложите стимулирующий электрод к двигательной точке срединного нерва в области локтевой ямки, нанесите раздражение. Определите латентный период второго сокращения. Линейкой измерьте расстояние между двумя точками стимуляции. Рассчитайте скорость проведения возбуждения: V = S / t , где S – расстояние между точками стимуляции, м; t – время (разница между латентными периодами), с.

16

2. ФИЗИОЛОГИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ (ЦНС) 2.1. Общая физиология ЦНС.

Экспериментальные и клинические методы исследования функций и функционального состояния центральной нервной системы.

Нейрон как структурная и функциональная единица ЦНС. Классификация нервных клеток. Физиологические свойства нервных и глиальных клеток. Особенности возникновения и распространения возбуждения в нейронах: афферентных, вставочных, эфферентных. Трофическая функция нервных клеток. Торможение в центральной нервной системе, его виды и роль. Современные представления о механизмах центрального торможения. Тормозные синапсы и их медиаторы. Ионные механизмы тормозного постсинаптического потенциала.

Основные принципы интегративной и координационной деятельности ЦНС: взаимосвязь дивергенции с конвергенцией, принцип общего конечного пути, принцип обратной связи, принцип реципрокности, принцип доминанты. Явления реверберации и мультипликации.

Понятие о рефлексе, рефлекторной дуге, рефлекторном кольце, времени рефлекса. Особенности распространения возбуждения в нервном центре. Функциональная система – основа мозговой организации любого рефлекса, любого поведенческого акта.

Вопросы программированного контроля по теме занятия.

1.Что характерно для рефлекторной регуляции функций в организме?

2.Что характерно для гуморальной регуляции функций в организме?

3.Какие основные процессы лежат в основе деятельности ЦНС?

4.Чем характерен современный этап развития рефлекторной теории?

5.Что характерно для положительных и отрицательных обратных связей?

6.Что характерно для стадии афферентного и эфферентного синтеза?

7.Какова функциональная роль акцептора результата действия в любой функциональной системе?

8.Что является главным системообразующим фактором функциональной системы по концепции П.К.Анохина?

9.Каких нервных клеток больше всего в ЦНС?

10.Какие функции свойственны нервным клеткам?

11.Какая структурная область эфферентного нейрона характеризуется наибольшей возбудимостью?

12.Какие функции выполняют глиальные клетки в нервной системе?

13.Какой вид торможения в ЦНС наиболее избирателен?

14.Что характерно для первичного, вторичного торможения?

15.Что характерно для пресинаптического и постсинаптического торможения?

16.Какова основная роль процесса торможения в ЦНС?

17.Какова роль тормозных клеток в сером веществе спинного мозга?

18.Какой процесс развивается на постсинаптической мембране в нервных окончаниях клеток Реншоу?

19.Каковы особенности распространения возбуждения в нервных центрах?

20.Какие свойства характерны для возбуждающего постсинаптического потенциала (ВПСП)?

21.Как называется процесс, обеспечивающий возбуждение нейрона при действии ряда последовательно приходящих к нему импульсов от другого нейрона?

22.Чем может быть обусловлена задержка проведения в нервных центрах?

23.Чем объясняется посттетаническая потенциация возбуждения в нервных центрах?

24.Чем обусловлено наличие рефлекторного тонуса нервных центров?

25.Какие причины могут обусловить суммацию возбуждения в вегетативных ганглиях?

26.Чем может быть обусловлена трансформация возбуждения в нервных центрах?

27.Чем обусловлено одностороннее проведение возбуждения в нервных центрах?

Практическая работа на комплексе BIOPAC. ВРЕМЯ РЕАКЦИИ

Основные понятия:

Время реакции – время от начала воздействия раздражителя до начала объективно регистрируемого ответного действия.

17

Научение – приобретение знания или навыков благодаря опыту и/или инструкциям. Средняя (арифметическая) – отношение суммы всех значений к их количеству.

Xср. = ∑Xi ∕ n

Размах вариации – разность между наибольшим и наименьшим значениями признака. Дисперсия – средний квадрат отклонения значений признаков ряда от их средней (σ2).

σ2 = ∑(Xi-Xср.)2 ∕ (n-1)

Стандартное (среднее квадратическое) отклонение – квадратный корень от дисперсии (σ).

ЦЕЛИ РАБОТЫ:

3)Пронаблюдать влияние научения и физиологических процессов на время реакции.

4)Сравнить время реакции в двух случаях: сигналы производятся с постоянными интервалами и с псевдослучайными интервалами.

5)Вычислить статистические показатели: среднюю, дисперсию, стандартное отклонение.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Компьютеризированный комплекс для лабораторных электрофизиологических исследований BIOPAC, кнопка-переключатель дистанционная SS10L, наушники OUT1.

ХОД РАБОТЫ:

Включение.

Включите компьютер. Убедитесь, что основной блок BIOPAC выключен. Подключите оборудование: кнопка-переключатель (SS10L) - канал 1 (СН 1), наушники (OUT1) – задняя панель блока. Включите блок BIOPAC. Запустите программу Biopac Student Lab. Выберите урок 11 (“L11-React-1”) и нажмите OK. Внесите имя файла и нажмите ОК.

Калибровка.

Испытуемый должен подготовиться к проведению калибровки и регистрации, т.е. сидеть в расслабленном состоянии с наушниками и закрытыми глазами, держать кнопку-переключатель в доминантной руке, готовый нажать на кнопку большим пальцем.

Нажмите Calibrate. Прочтите диалоговое окно и нажмите ОК. Услышав щелчок, испытуемый должен быстро нажать на кнопку и отпустить её. Процедура калибровки продлится 8 с и остановится автоматически. Если кнопка Calibrate вновь появится на экране, проверьте подключение и повторите процедуру калибровки.

Регистрация данных.

Сегмент 1: Псевдослучайные интервалы (Опыт 1). Нажмите Record (Запись). Начнётся опыт с псевдослучайной схемой подачи сигналов и автоматически создастся метка добавления с текстом “pseudo-random”. Щелчки будут подаваться с псевдослучайным интервалом (интервалы будут не меньше 1 с и не больше 10 с). Метка события будет вставляться при каждом щелчке. При нажатии кнопки испытуемым на экране будет отображаться восходящий импульс. Запись остановится автоматически после 10 щелчков. Возможные ошибки при регистрации: 1) нет ответных импульсов на некоторые щелчки; 2) ответный импульс находится до метки события; 3) ответный импульс продолжается до следующей метки (испытуемый слишком долго удерживал кнопку в нажатом состоянии). Если регистрация содержит ошибки, нажмите “Redo” (повторно выполнить).

Сегмент 2: Псевдослучайные интервалы (Опыт 2). Нажмите Resume (Продолжить), при этом запись возобновится и автоматически создастся метка добавления с текстом “repeat pseudorandom” (повторный опыт с псевдослучайными интервалами). Запишите 2-й опыт. Если регистрация содержит ошибки, нажмите “Redo” (повторно выполнить).

Сегмент 3: Постоянные интервалы (Опыт 1) . Нажмите Resume (Продолжить). Запись продолжится и автоматически создастся метка добавления с текстом “repeat fixed-interval” (постоянные интервалы). Щелчки будут производиться с постоянным интервалом, каждые 4 с. Запись остановится автоматически после 10 щелчков. Если регистрация содержит ошибки, нажмите “Redo” (повторно выполнить).

Сегмент 4: Постоянные интервалы (Опыт 2). Нажмите Resume (Продолжить). Запись продолжится и автоматически создастся метка добавления с текстом “repeat fixed-interval” (повторный опыт с постоянными интервалами). Записать опыт. Если регистрация содержит ошибки, нажмите “Redo” (повторно выполнить).

Нажмите Done (Готово). Для регистрации данных другого испытуемого выбрать опцию –

“Record from another subject”.

Анализ данных.

18

Войдите в режим просмотра сохранённых данных (Review Saved Data). После нажатия Done программа автоматически рассчитает 10 величин времени реакции и их среднюю и представит их в журнале.

Настройте окно для оптимального отображения 1-й метки событий и первого импульса в 1-м сегменте данных. С помощью I-образного курсора выделите участок от метки события до импульса, запишите величину T и сравните её с величиной, указанной в журнале. Повторите для остальных импульсов. Перенесите данные в отчёт.

Дисперсия и Стандартное отклонение Вычислите σ2 и σ , используя данные 5 студентов из Сегмента 2: Опыт 2 с псевдослучайными

интервалами и из Сегмента 4: Опыт 2 с постоянными интервалами.

Сегмент 2: Данные 2 Опыта с Псевдослучайными интервалами

19

Сегмент 4: Данные 2 Опыта с Постоянными интервалами

Вопросы:

Опишите, как изменилось среднее время реакции между первым и десятым стимулами: Для Сегмента 1: Для Сегмента 2:

В каком Сегменте наблюдалось большее изменение средней величины времени реакции?

Определите минимальное время реакции (когда оно становится постоянным):

Какие физиологические процессы происходят между подачей стимула и ответом (нажатием кнопки-переключателя)?

При какой схеме подачи сигналов средняя для группы оказалась ниже?

Какая из схем подачи стимулов отражает меньшие изменения времени реакции (более низкие показатели дисперсии и стандартного отклонения)?

Установите вероятную зависимость между сложностью задачи и статистическими характеристиками времени реакции: средней, дисперсией и стандартным отклонением.

Как различается время реакции и научение для Вашей правой и левой рук?

2.2. Частная физиология ЦНС.

Роль спинного мозга в регуляции опорнодвигательного аппарата и вегтативных функций организма. Характеристика спинальных рефлексов. Саморегуляция мышечного тонуса (тонуса скелетных мышц).

Физиология ствола мозга. Продолговатый мозг и мост, их участие в саморегуляции функций. Средний мозг, его рефлекторная деятельность. Статические и статокинетические рефлексы. Децеребрационная ригидность. Ретикулярная формация ствола мозга, ее функциональная роль.

Физиология мозжечка, его влияние на моторные и вегетативные функции организма. Физиология промежуточного мозга (таламус, гипоталамус).

Лимбическая система мозга, ее функциональное значение. Роль базальных ядер больших полушарий головного мозга.

Кора больших полушарий головного мозга, ее функциональная роль. Цитоархитектоника коры полушарий. Афферентные, эфферентные и ассоциативные области коры. Современные представления о локализации функций в коре больших полушарий.

Вопросы программированного контроля по теме занятия.

1.Какова роль альфа -, гамма-мотонейронов, тела которых расположены в передних рогах серого вещества спинного мозга?

2.Какие явления характерны при раздражении и поражении спиноцилиарного центра (уровень последнего шейного и двух верхних грудных сегментов)?

3.Какие функции регулируют нервные центры спинного мозга?

4.Какие функции обеспечивают вегетативные центры спинного мозга?

5.Центры каких рефлексов находятся в продолговатом мозге?

20

6.На каком уровне ЦНС находятся центры позно-тонических рефлексов?

7.Какие рефлексы осуществляются на уровне среднего мозга?

8.Какие вегетативные рефлексы осуществляются на уровне нервных центров среднего мозга?

9.Какие рецепторные образования принимают участие в выпрямительных (установочных) рефлексах среднего мозга?

10.Какова роль красных ядер, черной субстанции, передних и задних бугров четверохолмия, ядра глазодвигательного нерва в среднем мозге?

11.На каких уровнях ЦНС осуществляется регуляция статических и статокинетических рефлексов?

12.Какова роль таламуса промежуточного мозга?

13.Какие функции осуществляются при участии гипоталамуса?

14.Какие функции регулируются при участии мозжечка?

15.Для какого из проявлений мозжечковой недостаточности применим термин «адиадохокинез»?

16.Каковы функции подкорковых ядер стриопаллидарной системы?

17.Для какого функционального состояния человека характерен бета-ритм электроэнцефалограммы?

18.Какими параметрами электроэнцефалограммы характеризуется альфа-ритм электрических колебаний в коре головного мозга.

Практические работы. 1. Исследование сухожильных рефлексов.

Сгибательный рефлекс предплечья.

Удар молоточка по сухожилию двуглавой мышцы - сгибается предплечье. Рефлекторная дуга: мышечно-кожный нерв, сегменты

СIV - СV.

Разгибательный рефлекс предплечья.

Удар молоточка по сухожилию над олекраноном - разгибается предплечье. Рефлекторная дуга: лучевой нерв СIV - СV.

Коленный рефлекс.

Удар молоточком по сухожилию четырехглавой мышцы - разгибание голени. Рефлекторная дуга: бедренный нерв, LII- LIV.

Ахиллов рефлекс.

Удар молоточком по ахиллову сухожилию - подошвенное сгибание стопы. Рефлекторная дуга: большеберцовый нерв, SI -

SII.

Рефлекс Бабинского.

Штриховое раздражение наружного края подошвы – разгибание I пальца стопы при поражении пирамидного пути. До 2–2,5 лет – физиологический рефлекс.