Тема 4. Исследование механизмов раздражения нервных и мышечных клеток.

Мотивационная характеристика темы. Для практической деятельности врача имеет значение понимание механизмов действия постоянного электрического тока на органы и ткани и знание его параметров для возникновения локального и распространяющегося возбуждения в возбудимых тканях.

Цели занятия: знать – 1) законы раздражения клеток постоянным электрическим током, 2)влияние параметров электрического тока (силы, времени действия, крутизны нарастания) на изменение физиологических свойств возбудимости тканей.

ВОПРОСЫ ДЛЯ УСТНОГО И ТЕСТОВОГО КОНТРОЛЯ:

1. Дайте определение понятию «раздражитель» и перечислите его виды.

2. Перечислите преимущества электрического раздражителя и его параметры, необходимые для возникновения локального и распространяющегося возбуждения в тканях.

3. Изменения мембранного потенциала при действии постоянного электрического тока. Механизмы электрического раздражения клеток.

4. Ионные механизмы локального ответа, как местного возбужения. Уровень критической деполяризации. Порог деполяризации как мера возбудимости.

5. Физиологические характеристики распостраняющегося возбуждения и его отличия от местного.

6. Закон «силы-времени» Лапика-Вейса, условия его появления.

7. Закон «градиента» - зависимость раздражающего действия электрического тока от скорости его нарастания и убывания во времени, условия его проявления.

8. Законы «градации» и «все или ничего» - зависимость раздражающего действия от пороговой силы тока, условия проявления этих законов.

9. Полярный закон Пфлюгера, явления аккомодации при действии электрического тока, катодическая депрессия (Б.Ф.Вериго) - формулировка, экспериментальные доказательства, применение в медицине.

10. Применение постоянного тока в клинической практике.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПИСЬМЕННОГО ОТВЕТА:

1. Напишите определение понятию «раздражитель» и перечислите его виды.

2. Перечислите преимущества электрического раздражителя и его параметры.

3. Нарисуйте графики локального и распространяющегося возбуждения при действии электрического тока как раздражителя.

4. Опишите ионные механизмы локального ответа. Дайте определение уровню критической деполяризации и порогу деполяризации как мере возбудимости.

5. Опишите отличия локального возбуждения от распространяющегося.

6. Нарисуйте график и сформулируйте закон «силы-времени» Лапика-Вейса. Дайте определение параметрам возбудимости: реобазе, полезному времени, хронаксии, критическому наклону.

7. Опишите зависимость раздражающего действия электрического тока от скорости его нарастания и убывания во времени.

8. Дайте определение законам «градации» и «все или ничего».

9. Опишите полярный закон Пфлюгера.

10. Опишите явление аккомодации и катодической депрессии (Б.Ф.Вериго), применение в медицине.

ПРОГРАММА ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ НА ЗАНЯТИИ.

1. Изучение с помощью материалов учебного видеофильма механизмов и законов раздражения клеток постоянным электрическим током.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ УРОВНЯ знаний:

1. Нерв раздражали одиночными импульсами тока с различной крутизной нарастания силы элеткрического раздражения. Почему при уменьшении крутизны нарастания силы элетрического тока амплитуда ПД снижается, а при слишком малой крутизне ПД не возникает вообще?

А. В нерве развивается утомление.

В. Повышается критический уровень деполяризации нерва.

С. Увеличивается натриевая проницаемость мембран нерсных волокон.

Д. Снижается критический уровень деполяризации нерва.

Е. Снижается калиевая проницаемость мембран нервных волон.

2. С целью диагностики для определения чувствительности зубов (возбудимости чувствительных нервов и пульпы) применяют постоянный ток. Здоровые зубы независимо от групповой принадлежности имеют одинаковую чувствительность и реагируют на силу постоянного тока 2-6 мкА. У пациента возникла реакция при пороговом раздражении током силой 1мкА. Это свидетельствует о :

А. Разрушении пульпы,.

В. Повышении чувствительности зуба и пульпите.

С. Повышении чувствительности зуба и пародонтозе

Д. Снижении чувствительности, пульпите.

Е. Снижении чувствительности зуба, пародонтозе.

3. С целью диагностики для определения возбудимости зубов (чувствительных нервов и пульпы) применяют постоянный ток. Здоровые зубы (не зависимо от групповой принадяежности) имеют одинаковую возбудимость и реагируют на силу постоянного тока 2-6 мкА. У пациента реакция возникает при пороговом раздражении током силой 10 мкА, это свидетельствует о:

А. Пониженной возбудимости и пародонтозе

В. Повышенной возбудимости и пульпите

С. Разрушении пульпы

D. Повышенной возбудимости м пародонтозе

E. Пониженной возбудимости и пульпите

4. Почему при нанесении порогового раздражения в абсолютно рефрактерную фазу не возникает ответа?

А. Недостаточная сила раздражения

В. Понижена возбудимость

С. Высокая возбудимость

D. Отсутствует возбудимость

Е. Понижена лабильность

5. Какой силы раздражение нужно нанести на нервное волокно, чтобы вызвать возбуждение в субнормальную рефрактерную фазу?

А. Допороговое, достаточно длительное

В. Допороговое

С. Пороговое

D. Надпороговое

Е. Все ответы верны

6. Какие условия необходимы, чтобы возникло полноценное возбуждение возбудимой ткани?

А. Высокая лабильность и нормальная возбудимость

В. Пороговое раздражение и нормальная возбудимость

С. Допороговое раздражение и пониженная возбудимость

D. Допороговое раздражение и нормальная возбудимость

Е. Пороговое раздражение и пониженная возбудимость

7. В эксперименте исследовали хронаксию клеток различных тжаней. Где она оказалась наименьшей?

А. В кардиомиоцитах

В. В миоцитах гладкой мышцы

C. В мотонейронах спинного мозга

D. В миоцитах скелетной мышцы

Е. В железистых клетках

8. В эксперименте исследовали порог силы раздражения клеток различных тканей. Где он оказался наименьшим?

А. В кардиомиоцитах

В. В миоцитах гладкой мышцы

C. В мотонейронах спинного мозга

D. В миоцитах скелетной мышцы

Е. В железистых клетках

9. В эксперименте исследовали лабильность клеток различных тканей. Где она оказалась наибольшей?

А. В кардиомиоцитах

В. В миоцитах гладкой мышцы

С. В мотонейронах спинного мозга

D. В миоцитах скелетной мышцы

Е. В железистых клетках

10. В эксперименте исследовали рефрактерностъ клеток: различных тканей. Где она оказалась наименьшей?

А. В кардиомиоцитах

В. В миоцитах гладкой мышцы

С. В мотонейронах спинного мозга

В. В миоцитах скелетной мышцы

Е. железистых клетках

Ответы: 1.В, 2.С, 3.Е, 4.D, 5.D, 6.B, 7.C, 8.C, 9.C, 10.C.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ по программе «Крок-1»:

1. Изолированный нерв раздражали одиночными электрическими стимулами, постоянно увеличивали силу раздражения. Почему при увеличении силы раздражителей амплитуда потенциалов действия увеличивается, т.е. нерв не подчиняется закону «все или ничего»?

А. Нервные волокна нерва имеют разную скорость проведения возбуждения

В. Нервные волокна нерва имеют разную скорость аккомодации

С. Нервные волокна нерва имеют разную лабильность

D. Нервные волокна нерва имеют разную рефракгерность

E. Нервные волокна нерва имеют разный порог силы раздражения

2. На нерв подействовали двумя, следующими друг за другом, раздражителями и зарегистрировали один ПД. Почему при увеличений интервала времени между двумя раздражителями регистрируются два ПД?

А. Второй раздражитель нанесен после окончания рефрактерного периода

В. Второй раздражитель повысил возбудимость нерва

С. Повысилась калиевая проницаемость мембран нервных волокон

D. Снизилась натриевая проницаемость мембран нервных волокон

Е. Повысился критический уровень деполяризации мембран нервных волокон.

3. На нерв подействовали двумя, следующими друг за другом, раздражителями, при этом второй раздражитель попал в фазу деполяризации ПД. Почему при этом возникает только один ПД?

А. Повысилась лабильность нерва

В. Второй раздражитель попал в фазу абсолютной рефрактерности

С. Произошло повышение возбудимости нерва

D. Снизился критический уровень деполяризации нерва

Е. Снизилась калиевая проницаемость мембран нервных волокон.

4. Какая из перечисленных возбудимых структур характеризуется наибольшей лабильностью:

А. Мышечное волокно

B. Синапс между двумя нервными клетками

C. Нервное волокно

D. Мионевральная пластинка

E. Железистая ткань

5. Раздражитель пороговой силы:

А. Не изменяет мембранный потенциал

B. Вызывает развитие локального ответа

C. Деполяризует мембрану до критического уровня

D. Гиперполяризует мембрану

Е. Реполяризует мембрану

6. Локальный ответ обусловлен:

А. Повышением Nа⁺ проводимости

B. Снижением Са²⁺ проводимости

C. Высокой Сl^- проводимостью

D. Снижением поницаемости для К+

Е. Повышением проницаемости для К+

7. Возбудимость клетки понижается при развитии

А. Локального ответа

B. Следовой деполяризации

C. Следовой гиперполяризации

D. Фазы деполяризации потенциала действия

E. Уменьшения критического уровня деполяризации

8. Во время локального ответа порог деполяризации мембраны ... и возбудимость клетки...

А. Не изменится… уменьшится

В. Увеличится…уменьшится

С. Уменьшится… увеличится

D. → к бесконечности… → к 0

Е. →0… исчезнет

9. При длительном действии на возбудимые ткани внеклеточно расположенного катода возбудимость клетки…, что обусловлено…

А. Уменьшается… инактивацией Na+ каналов

В. Увеличивается… активацией Na+ каналов

С. Не изменяется…входом Ca++ в клетку

D. Уменьшается…инактивацией Ca++ каналов

Е. Уменьшается…входом К+ в клiтку

10. При увеличении силы надпорогового тока …

А. Амплитуда ПД не изменится

В. Амплитуда ПД уменьшится

С. Амплитуда ПД увеличится

D. ПД исчезнет

Е. ПД не возникнет

Ответы: 1.E, 2.A, 3.B, 4.C, 5.C, 6.A, 7.D, 8.C, 9.A, 10.D.

Ситуационные задачи:

1. Расчитайте, как изменится возбудимость нерва в результате длительного раздражения постоянным током, если критический уровень деполяризации (Ек) упал на 20 %. Величина деполяризации - 10% от уровня мембранного потенциала. Исходные величины Ео= -100 мв, Ек=- 70 мв.

2. Каким образом и на какую величину должен сдвинуться критический уровень деполяризации, чтобы на аноде возникло возбуждение при размыкании постоянного тока, который увеличит Ео на 10 мв? Принять Ео=-100 мв, Ек = -70 мв.

3. Порог раздражения под анодом при размыкании 2 в. Сократится ли мышца при замыкании и размыкании, если раздражать нервно-мышечный препарат восходящим током в 1,9 в?

4. Реобаза размыкательного удара 3 в. Нерв раздражают током в 10 в. Направление тока нисходящее. Что произойдет с мышцей при размыкании цепи раздражающего тока?

5. Длительность потенциала действия мышцы 10 мсек. Расчитайте, с какой частотой необходимо давать раздражающий стимул, чтобы он попадал в период субнормальной возбудимости?

6. Два человека случайно подверглись кратковременному действию переменного тока одинаково высокого напряжения разной частоты. В одном случае частота тока составляла 50 Гц, во втором 100000 Гц. Один человек не пострадал, другой получил электротравму. Объясните какой именно и почему?

7. Известно, что воздействие на человека высокочастотного тока может не вызывать возбуждения из-за кратковременности каждого колебания тока. Тем не менее, такой ток способен вызвать изменения в тканях. Объясните какие и почему?

ответы к Ситуационным задачам:

1. В данном случае исходная возбудимость мембраны соот ветствует разнице Ео и Ек в 30 мв. В начале деполяризации, корда мембранный потенциал был равен 90 мв, а разница Ео и Ек = 20 мв, возбудимость возросла на одну треть. После длительного раз дражения критический уровень деполяризации достиг величины. 54 мв. Так как в этом случае разница Ео и Ек составила 34 мв, то ясно, что возбудимость ткани упала. Это явление носит название «католической депресии» Вериго.

2. Мембранный потенциал под анодом увеличивается, а при выключении тока возвращается к исходному уровню. Следова­тельно, чтобы при размыкании под анодом могло возникнуть возбуждение, необходимо возрастание критического уровня деполя­ризации на такую величину, чтобы он стал равным исходному мембранному потенциалу. Этот сдвиг не зависит от величины гиперполяризации, а определяется главным образом ее длительно­стью. Необходимый сдвиг равен 100—70 = 30 мв.

3. При замыкании мышца сократится, так как порог замыкательного удара постоянного тока меньше размыкательного. При размыкании сокращения не будет.

4. Сокращения не будет, так как в этом случае катод нахо­дится ближе к мышце, и при сильном токе под ним возникает тор­можение (католическая депрессия Вериго), которое блокирует воз­буждение, приходящее от анода при размыкании тока.

5. Так как длительность ПД совпадет с периодом рефрактерности, после которой следует фаза супернормальной возбуди­мости, интервал между раздражениями должен быть 10 мсек. Это соответствует частоте раздражения 100 Гц. Чтобы импульс попал в субнормальный период, необходимо применение более частых раз­дражений.

6. Электротравму получил первый человек. Во втором слу­чае величина тока при каждом его колебании нарастает очень бы­стро, но само колебание продолжается столь малое время, что ионы не успевают пройти через мембрану и вызвать деполя­ризацию. Возбуждение не возникнет. В первом же случае и про­должительность каждого колебания, и скорость нарастания тока достаточны, чтобы вызвать возбуждение. Поэтому сетевой ток на­пряжением ПО и 220 в и частотой 50 Гц опасен для жизни даже при кратковременном воздействии.

7. Из-за кратковременности каждого колебания тока ионы не успевают пройти через мембрану и вызвать деполяризацию. Однако при каждой перемене направления тока ионы смещаются от исходного положения. Эти движения частиц приводят, к выделению тепловой энергии. Если энергия высокочастотного поля велика, то выделяется много тепла, и может произойти тепловое повреждение ткани