Раздел III

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ФИЗИОЛОГИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Путь, по которому проходят импульсы, вызывающие рефлекторную реакцию, называется рефлекторной дугой. В самом общем виде схему рефлекторной дуги можно представить состоящей из пяти звеньев: 1) рецептора; 2) афферентного звена (афферентный нейрон); 3) цент­рального звена (вставочные нейроны); 4) эфферентно­го звена (эфферентный нейрон); 5) рабочего органа (рис. 31).

Для осуществления рефлекса необходима целостность рефлекторной дуги. Выключение любого ее звена ведет к исчезновению рефлекса.

Путем последовательного выключения отдельных звеньев возможен анализ функционального значения каждого звена рефлекторной дуги.

Для работы необходимо: штатив с крючком, препаровальный набор, лоток, стеклянный крючок, вата, 0,5% и 1% растворы новокаина; 0,5% и 1% растворы сер­ной кислоты, стакан с водой, лягушка.

Ход работы. Рефлексы спинного мозга изучают на спинальной лягушке. Для удаления головного мозга в рот лягушки вводят браншу ножниц и отсекают ей го­лову на уровне большого затылочного отверстия. Нижнюю челюсть при этом оставляют, за нее подвешивают лягушку на крючок штатива. Опыт можно начинать только через несколько минут, когда исчезнут явления спинального шока.

Берут стаканчик с 0,5% раствором серной кислоты и погружают в него заднюю лапку лягушки примерно до голеностопного сустава — лапка отдергивается. Таким образом определяется время рефлекса, которое равно вре­мени, прошедшему от момента нанесения раздражения до момента ответной реакции. Установив наличие -защит­ного рефлекса, серную кислоту с кожи лягушки смывают, погружая лягушку несколько раз в стакан с водой. Это необходимо делать каждый раз после раздражения серной кислотой, внимательно следя за тем, чтобы вода не по­падала на разрез мозга. Таким путем определяют время рефлекса, которое будет в значительной степени зависеть от силы раздражителя.

Анализ рефлекторной дуги проводят путем выключе­ния отдельных ее звеньев.

Первыми исключаются кожные рецепторы. Для этого делают круговой разрез кожи задней лапки лягушки ниже коленного сустава и снимают ее, как чулок, лишая тем самым лапку кожной рецепции. Важно проследить, чтобы не осталось кожи на кончиках пальцев (если на каком-нибудь из пальцев кожа сохраняется, то можно срезать палец, иначе опыт не удастся). Затем погружают лапку в раствор серной кислоты и убеждаются, что рефлекс исчез.

Вторыми исключаются афферентные волокна седалищ­ного нерва. Для этого на другой лапке, с которой не снята кожа, ножницами делают разрез кожи вдоль задней поверхности бедра. Осторожно стеклянным крючком, стараясь не поранить сосуды, отпрепаровывают седалищ­ный нерв и подводят под него лигатуру. Приподняв с помощью лигатуры нерв, подкладывают под него большой ватный фитилек, смоченный новокаином.

Седалищный нерв является смешанным: в нем есть и чувствительные (афферентные), и двигательные (эффе­рентные) волокна. При непосредственном действии ново­каина на нервный ствол проведение импульсов вначале прекращается по чувствительным волокнам, а затем по двигательным.

Через 1—2 мин после действия новокаина лапку ля­гушки опускают в кислоту. Убеждаются, что сгибательный рефлекс исчез. Накладывают на кожу спины лягушки бу­мажку, смоченную 1% раствором серной кислоты. Воз­никает общая двигательная реакция с участием лапки, нерв которой обработан новокаином. Следовательно, про­водимость по чувствительным волокнам исчезла, а по двигательным еще сохранена.

При более длительном действии новокаина на нерв теряют проводимость и двигательные волокна. Наложив бумажку, смоченную кислотой, на спинку лягушки через 4—5 мин после начала действия новокаина на нерв, на­блюдают, что в наступившей снова общей двигательной реакции лапка с обработанным новокаином нервом не принимает участия. Следовательно, прекратилось прове­дение импульсов не только по чувствительным, но и по двигательным волокнам. Наступил полный паралич всего нервного ствола.

Последними выключаются нервные центры. Их вы­ключение производят путем разрушения спинного мозга зондом. После разрушения спинного мозга никаких рефлексов вызвать не удается.

Рекомендации к оформлению работ ы. Зарисуйте схему опыта в тетради. Дайте определение рефлекса и рефлекторной дуги. Назовите звенья рефлек­торной дуги и укажите их значение.

5

Каждый рефлекс имеет свое рецептивное поле, т. е. участок тела, при раздражении которого этот рефлекс возникает. Однако один и тот же участок тела, например кожи, может быть рецептивным полем одного, двух и даже большего количества рефлексов. Характер ответной реакции при раздражении рецептивного поля зависит не только от его местоположения на теле, но и от силы и продолжительности раздражения, а также от функционального состояния нервных центров. Элементарные без­условные рефлексы можно изучать на животном и после удаления головного мозга или отделения его от спинного путем перерезки. Такие реакции называются спинальными рефлексами.

Для работы необходимо: штатив, набор пре­паровальных инструментов, лоток, кусочки фильтроваль­ной бумаги, вата; 0,1%, 0,3%, 0,5% растворы серной кислоты, раствор Рингера, вода, лягушка.

Ход работы. У лягушки удаляют головной мозг и получают препарат спинальной лягушки. Выжидают 2—3 мин до исчезновения явлений спинального шока, подвешивают лягушку за нижнюю челюсть к крючку, закрепленному в штативе. Кусочек фильтровальной бумаги смачивают 0,1% раствором серной кислоты и пинцетом помещают на наружную поверхность кожи голени задней лапки. Наблюдают сгибательную реакцию соответствующей конечности. Смывают кислоту, погружая лапку в стакан с водой. Проводят раздражение той же лапки 0,3%, а затем 0,5% растворами кислоты.

Выбирают ту концентрацию (силу раздражителя), при которой обнаруживается наиболее четкий сгибательный рефлекс. Бумажку, , смоченную кислотой выбранной концентрации, помещают на боковую поверхность брюшка. Спустя некоторое время наблюдают защитный рефлекс: лягушка сбрасывает раздражающий агент ближайшей лапкой. Накладывают бумажку на наружную поверхность передней лапки, на брюшко, ближе к грудной части, между передними и задними лапками. При этом каждый раз отмечают характер реакции, вызываемой раздраже­нием данного рецептивного поля. Интервалы между раз­дражениями должны быть не менее 2—3 мин, после каждого раздражения лягушку погружают в стакан с водой и смывают остатки кислоты.

Рекомендации к оформлению работы. За­рисуйте схемы рецептивного поля наблюдаемого защит­ного рефлекса и рефлекторной дуги.

Работа 18. Некоторые особенности функционирования нервных центров спинного мозга

Спинной мозг выполняете основные функции — реф­лекторную и проводниковую. Рефлекторная функция спинного мозга связана с локализацией в нем большого количества самых разнообразных нервных центров, осуществляющих контроль за многими двигательными и вегетативными рефлексами.

Нервные центры спинного мозга имеют некоторые особенности функционирования: 1) принцип общего ко­нечного пути; 2) инертность нервных центров и способ­ность их к суммации возбуждения; 3) относительная зависимость силы ответной реакции от силы раздражи­теля; 4) быстрая утомляемость

Работа проводится с помощью методики графической регистрации спинальных рефлексов

Для работы необходимо: кимограф, 2 стиму­лятора, провода, 2 пары вилочковых электродов, горизон­тальный миограф, препаровальный набор, пипетка, лоток, пробковая дощечка, раствор Рингера, лягушка.

Ход работы. У лягушки перерезают спинной мозг на уровне середины лопаток, делая скальпелем одномо­ментно разрез кожи, позвоночника и мозга. Прикалывают лягушку булавками к деревянной дощечке спинкой вниз. В верхней трети бедра делают круговой разрез кожи, после чего кожу с лапки бедра снимают. Затем перерезают пяточное (ахиллово) сухожилие, и икроножную мышцу отводят в сторону. Под мышцей обнаруживается 2 нерва. Один из них, лежащий на внутренней поверхности икро­ножной мышцы,— большеберцовый, второй, лежащий на кости голени,— малоберцовый. Под каждый нерв подводят лигатуру, нерв перевязывают как можно дистальнее и перерезают. На лигатуре остается центральный конец нерва (рис. 32).

На внутренней поверхности коленного сустава находят сухожилие полусухожильной мышцы, которое имеет ха­рактерный вид светлого клювика. Под сухожилие также подводят лигатуру, перевязывают сухожилие и перерезают его. Переносят лягушку на дощечку горизонтального миографа и соединяют сухожилие мышцы с рычажком миографа. Под оба нерва подводят электроды.

Запись сокращений мышцы проводят на барабане кимографа. Раздражение нервов осуществляют поочередно короткими (50—70 Гц) залпами ритмического или индук­ционного тока.

Доказательство общего конечного пути. Число чувст­вительных нейронов значительно превышает число двига­тельных. Каждый афферентный нейрон находится в связи с большим количеством вставочных нейронов, а аксоны последних подходят к ограниченному количеству двига­тельных нейронов. Таким образом, двигательный нейрон является общим для различных афферентных путей.

Доказательством существования общего конечного пути может служить опыт, в котором показывается, что сокращение полусухожильной мышцы можно вызвать, раздражая разные чувствительные нервы: большой и малый берцовые нервы.

Доказательство инертности нервных центров и способ­ности их к суммации возбуждения. Способность суммиро­вать возбуждение присуща всем возбудимым тканям, однако в нервных центрах этот процесс выражен особенно отчетливо. Это объясняется относительно низкой возбуди­мостью нервных клеток и более продолжительным циклом возбуждения в них. В результате этого одиночные импуль­сы, приходящие в клетку, вызывают в ней лишь местное нераспространяющееся возбуждение, сопровождающееся, однако, повышением возбудимости. Если последующие афферентные импульсы приходят тогда, когда состояние местного возбуждения еще продолжается, то возбуждения суммируются, и возникает бегущая волна возбуждения, обусловливающая рефлекторную реакцию.

В данной работе показывают, что одиночное раздраже­ние чувствительного нерва не вызывает рефлекторного сокращения мышцы, тогда как раздражение, наносимое регулярно и многократно (с частотой несколько десятков герц), вызывает рефлекторное сокращение полусухожиль­ной мышцы.

Доказательство относительной зависимости силы ответной реакции (величины рефлекса) от силы раздражителя. Величина рефлекторной реакции находится в прямой зависимости от силы раздражителя. На раздражи­тель пороговой силы рефлекторное сокращение мышцы минимально, при усилении раздражения в известных пределах сила сокращения увеличивается.

Раздражая один из нервов, находят порог раздражения и записывают на кимографе минимальное рефлекторное сокращение мышцы.

Увеличивают силу раздражителя и наблюдают увеличение рефлекторного сокращения мышцы.

На полученной кривой видно, что в известных пределах сила сокращения мышцы возрастает при увеличении силы раздражителя.

Быстрая утомляемость нервных центров (утомление рефлекса) и ее анализ. Если раздражать с интервалом 1—2 с один из афферентных нервов короткими залпами ритмических стимулов и тем самым вызывать короткие рефлекторные тетанические сокращения мышцы, то можно наблюдать, что сила сокращения мышцы постепенно уменьшается и, наконец, в результате развивающегося утомления раздражение перестает вызывать сокращение мышцы.

Затем начинают раздражать второй нерв, малоберцо-вый₇ и вновь наблюдают сокращение мышцы, что демон­стрирует отсутствие утомления в эфферентной части рефлекторной дуги. Во время полного утомления рефлекса двигательный нейрон сохраняет способность к деятель­ности и способен возбуждаться импульсами, пришедшими с других афферентных путей (рис. 33).

Рис. 33. Кривая, иллюстрирующая утомление рефлекса.

1— кривая утомления полусухожильной мышцы при раздражении малоберцо­вого нерва; 2 — кривая вновь начавшегося сокращения полусухожильной мышцы после перенесения раздражающих электродов на большеберцовый нерв; 3— отметка времени в секундах; 4 — отметка раздражения.

Рекомендации к оформлению работы: Вклейте полученные кривые в тетрадь протоколов и прове­дите их анализ. Перечислите основные нервные центры спинного мозга.

Работа 19. Временная и пространственная суммация возбуждения в ЦНС

В предыдущей работе одной из основных особенностей функционирования нервных центров была названа инерт­ность нервных центров и способность их нейронов к суммации возбуждения.

Различают 2 основных механизма этого процесса: временную и пространственную суммацию.

Временная суммация возбуждения. Для работы необ­ходимо: стимулятор, 2 провода, операционный столик, препаровальный набор, лоток, салфетка, вата, лягушка.

Ход работы. Опыт проводят на таламической лягушке, для чего отрезают лягушке голову позади глаз, а затем кладут на операционный столик. На одной из задних лапок закрепляют электроды, соединенные со стимулятором. Электродами могут служить оголенные концы проводов, идущих от стимулятора. Их обвивают выше и ниже коленного сустава на расстоянии не менее 0,5 см друг от друга. Находят пороговую силу раздражи­теля. Затем наблюдают реакцию при раздражении с частотой 1 Гц и 20—50 Гц.

Рекомендации к оформлению работы. При описании результатов работы обратите внимание на харак­тер изменения двигательной реакции в ответ на раздраже­ние с более высокой частотой. Объясните причину наблюдаемых явлений.

Пространственная суммация возбуждения. Для ра­боты необходимо: препаровальный набор, лоток, вата; метроном или секундомер, штатив с крючком и пробкой, 0,1%, 0,3%, 0,5% растворы серной кислоты, стакан с водопроводной водой, лягушка.

Ход работы. Таламическую лягушку подвешивают за нижнюю челюсть на крючок, на конец крючка надевают пробку (чтобы лягушка не сорвалась при работе) и оставляют до прекращения кровотечения.

Пространственную суммацию можно наблюдать на рефлексе сгибания. Для этого кончики пальцев задней лапки лягушки опускают в кислоту пороговой концентра­ции и определяют время рефлекса, сосчитав количество ударов метронома (или определив время по секундомеру) от начала погружения пальцев в кислоту до момента отдергивания. Затем, обмыв лапку в стакане с водопровод­ной водой, определяют время рефлекса при погружении в кислоту всей стопы.

Рекомендации к оформлению работы. Отметьте время рефлекса в обоих случаях. Объясните, почему изменяется время рефлекса при погружении в кислоту всей стопы. Дайте схему, объясняющую про­странственную и временную суммацию возбуждения.

Работа 20. Иррадиация возбуждения в ЦНС

Явление распространения возбуждения в ЦНС носит название иррадиации.

В эксперименте иррадиацию можно наблюдать при введении животному стрихнина — блокатора тормозных синапсов ЦНС.

Для работы необходимо: штатив с крючком, набор препаровальных инструментов, лоток, тарелка, колпак, шприц с иглой; 0,1% раствор стрихнина, лягушка.

Ход работы. Готовят спинальную лягушку. Пинце­том слабо сдавливают кончики пальцев задней лапки. Постепенно усиливая раздражение, отмечают порядок вовлечения в рефлекторную деятельность остальных ко­нечностей. Опыт удается значительно лучше, если лягушку предварительно охладить на льду.

Той же спинальной лягушке под кожу спины вводят 0,5 мл 0,1% раствора стрихнина. Наблюдают, что через некоторое время прикосновение вызывает приступы общих судорог, а не защитный рефлекс.

Рекомендации к оформлению работы. За­рисуйте схему опыта. Дайте определение процесса ирра­диации. Объясните механизм действия стрихнина на ЦНС.

Работа 21. Центральное торможение

Опыт Сеченова. В основе нервной деятельности лежат активные и противоположные по своим функциональным свойствам процессы — возбуждение и торможение.

Торможением называется процесс, который ослабляет существующую деятельность или препятствует ее возник­новению. Впервые экспериментально процесс торможения в ЦНС наблюдал в 1862 г. И. М. Сеченов в опыте, который получил название «опыт Сеченова».

При раздражении поперечных разрезов головного мозга лягушки

было обнаруже­но, что в том случае, когда раздражение наносится на про­межуточный мозг, наступает резкое угнетение спинальных рефлексов: лапка лягушки, по­груженная в раствор серной кислоты, либо вовсе не отдерги­вается, либо время рефлекса резко удлиняется. В этом клас­сическом опыте была открыта вторая сторона нервной деятель­ности — торможение.

Для работы необхо­димо: штатив с крючком и пробкой, набор препаровальных инструментов, глазная пипетка, вата, зажим Пеана, лоток, 0,1 %, 0,25% и 0,5% растворы серной кислоты, раствор Рингера, ста­кан с водой, кристаллы каменной соли, лягушка.

Ход работы. Лягушку завертывают в салфетку так, чтобы голова ее осталась откры­той. Затем ножницами делают небольшой поперечный разрез кожи позади ноздрей. От краев этого разреза проводят два длинных косых разреза до туловища лягушки. Кожный лоскут откидывают, под ним виден просвечивающий через кости черепа головной мозг лягушки. Маленькими ножницами срезают верхнюю часть черепной коробки. Для этого делают небольшой поперечный разрез кости по краю переднего разреза кожи, а затем осторожно (чтобы не повредить мозг), прижимая бранщу ножниц к крышке черепа, срезают ее с двух сторон и обнажают головной мозг.

Головной мозг лягушки состоит из 5 отделов, гомоло­гичных отделам головного мозга высших животных (рис. 34). Просушив ватой поверхность мозга и внима­тельно его рассмотрев, делают скальпелем поперечный разрез мозга сразу же за нижними полюсами полушарий большого мозга. Удаляют из полости черепа части мозга, лежащие кпереди от разреза. Подвешивают лягушку за нижнюю челюсть на крючок и оставляют до прекращения кровотечения. Затем тщательно удаляют сгустки крови, поверхность разреза осторожно просушивают ватным тампончиком и приступают к опыту.

Определяют время сгибательного рефлекса задних конечностей лягушки, пользуясь для раздражения 0,25% раствором серной кислоты.

На каждой лапке определение проводят 2 раза с интерналом I—2 мин. Время рефлекса при частоте ударов метронома 100 в 1 мин должно лежать и пределах 7—12 ударов. Если оно короче, следует взять более слабую кислоту (0,1% раствор). После каждого определения тщательно обмывают лапку в стакане с водой.

Определив время рефлекса, просушивают ватным там­пончиком разрез мозга, накладывают на него небольшой кристаллик каменной соли и в течение первой же минуты снова измеряют время рефлекса.

Убедившись, что время рефлекса резко удлинилось, например до 25—35 ударов (или лапка в течение 50 ударов не отдернулась, т.е. рефлекс отсутствует), кристаллик соли снимают и про­мывают разрез мозга раствором Рингера.

Примечание: Еcли после наложения кристаллика соли наступают конвульсии, значит соль затекла на нижележащие отделы мозга. Мозг следует промыть, осторожно просушить ваткой и опыт повторить снова. Сеченовское торможение должно наступать при полном покое лягушки.

Спустя 5—7 мин после удаления раздражителя снова измеряют время рефлекса и убеждаются, что оно верну­лось к исходным показателям.

Опыты Гольца. Явление торможения наличного реф­лекса раздражением другого рецептивного поля носит название «торможение Гольца». Его можно наблюдать на примере торможения квакательного рефлекса лягушки в результате раздражения другого рецептивного поля — кожи лапки.

Ход работы. Для опыта берут лягушку-самца, удаляют конечный мозг (отрезают голову позади глаз), получая так называемую таламическую лягушку.

Лягушку берут двумя пальцами за боковые поверх­ности спинки. Это механическое раздражение вызывает квакательный рефлекс. Зажимают переднюю лапку зажи­мом Пеана — квакательный рефлекс тормозится.

Взаимное торможение спинальных рефлексов. Тормо­жение спинальных рефлексов может возникнуть также при одновременном сильном раздражении рецептивных полей двух рефлексов. Так, если раздражать обе лапки лягушки одновременно, то рефлекторная реакция отсут­ствует, в то время как то же самое раздражение, но приложенное к одной лапке, вызывает рефлекс.

Ход работы. Готовят спинальную лягушку. Спустя 5—7 мин приступают к опыту.

Погружают лапку лягушки в 0,5% раствор серной кислоты и наблюдают рефлекс сгибания. С помощью метронома определяют время рефлекса. Затем, погружая лапку в кислоту, одновременно сдавливают другую лапку зажимом Пеана — рефлекс сгибания или не возникает вовсе или время рефлекса удлиняется.

Рекомендации к оформлению работы. За­пишите схемы опытов и полученные результаты. Объяс­ните, что доказывает опыт Сеченова и раздражением какого отдела головного мозга можно вызвать торможение спинальных рефлексов. Приведите примеры торможения в ЦНС, возникающего при одновременном сильном раздражении рецептивных полей двух рефлексов.

Р а б о т а 22. Исследование рефлекторных реакций человека

Основу функций нервной системы — от самых простых реакций до наиболее сложных — составляет рефлекторная деятельность, проявляемая сложным взаимодействием безусловных и условных рефлексов.

Безусловными рефлексами называются постоянные и врожденные реакции на различные воздействия из внешней и внутренней среды, осуществляемые через посредство низших отделов ЦНС — спинного мозга, мозгового ствола и подкорковых ганглиев. В клинической практике используются те из них, которые отличаются значительным постоянством.

Надбровный рефлекс. Возникает при ударе неврологи­ческим молоточком по краю надбровной дуги. Рефлектор­ная дуга: глазной нерв (I ветвь тройничного нерва), чувствительное ядро тройничного нерва, двигательное ядро лицевого нерва, лицевой нерв. Ответная реакция — смыка­ние век.

Корнеальный рефлекс. Возникает при осторожном прикосновении ваткой либо мягкой бумагой к роговице над радужной оболочкой.

Рефлекторная дуга та же, что и у надбровного рефлекса. Ответная реакция — смыкание век.

Нижнечелюстной рефлекс. Возникает при постукива­нии молоточком по подбородку при слегка открытом рте. Рефлекторная дуга: чувствительные волокна нижнечелюст­ного нерва (III ветвь тройничного нерва), чувствительное ядро тройничного нерва, двигательное его ядро в мосту, двигательные ветви III ветви тройничного нерва. Ответная реакция — сокращение жевательных мышц.

Рефлекс с сухожилия сгибателя верхней конечности. Возникает при ударе неврологическим молоточком по сухожилию двуглавой мышцы в локтевом сгибе. Рефлек­торная дуга: мышечно-кожный нерв, V и VI шейные сегменты спинного мозга. Ответная реакция — сокраще­ние мышц и сгибание руки в локтевом суставе.

Рефлекс с сухожилия разгибателя верхней конечности. Возникает в результате удара молоточком по сухожилию трехглавой мышцы. Рефлекторная дуга: мышечно-кожный нерв, VII и VIII шейные сегменты спинного мозга. Ответная реакция — сокращение трехглавой мышцы плеча и сгиба-ние руки в локтевом суставе.

Коленный рефлекс. Возникает при ударе молоточком по плотной связке надколенника ниже коленной чашечки. Рефлекторная дуга: бедренный нерв, III и IV поясничные сегменты спинного мозга. Ответная реакция — сокраще­ние четырехглавого разгибателя бедра и разгибание голени.

Ахиллов рефлекс. Вызывается ударом молоточка по пяточному (ахиллову) сухожилию. Рефлекторная дуга: большеберцовый нерв (ветвь седалищного нерва), I и II крестцовые сегменты. Ответная реакция — сгибание стопы.

Для работы необходимо: неврологический мо­лоточек, работа проводится на человеке.

Ход работы. 1. Для определения коленного рефлекса испытуемому предлагают сесть на стул и положить ногу на ногу. Наносят легкий удар неврологическим молоточ­ком по сухожилию четырехглавой мышцы. Сравнивают рефлексы слева и справа.

2. Определение ахиллова рефлекса производится у ис­пытуемого, стоящего коленями на стуле. Ступни ног свободно свисают.

Неврологическим молоточком наносит­ся легкий удар по пяточному (ахиллову) сухожилию. Отмечают, сгибаются ли стопы.

3. При определении локтевого рефлекса полусогнутая и расслабленная рука испытуемого находится на ладони экспериментатора. Большой палец руки экспериментатора ложится на сухожилие двуглавой мышцы испытуемого. Удар молоточком наносится по большому пальцу испытуе­мого. Отметить, сгибается ли предплечье.

4. При определении рефлекса с трехглавой мышцы плеча экспериментатор становится сбоку от испытуемого, отводит пассивно его плечо кнаружи до горизонтального уровня и поддерживает его левой рукой у локтевого сгиба так, чтобы предплечье свисало под прямым углом. Удар неврологическим молоточком наносится у самого локте­вого сгиба. Отметить, разгибается ли предплечье.

Рекомендации к оформлению работы: Дайте определение безусловных рефлексов. Нарисуйте схему соматической рефлекторной дуги.

Нарисуйте схемы вегетативных рефлекторных дуг (сим­патической и парасимпатической).

Обозначьте основные звенья всех перечисленных типов дуг. Отметьте принципиальные различия в структуре сома­тических и вегетативных рефлекторных дуг.

Работа 23. Изучение статических

и статокинетических рефлексов у интактных животных

(морской свинки, кролика и лягушки)

Существует 2 типа соматических рефлексов — фазные и тонические. Фазные рефлексы являются орновой слож­ных координированных локомоторных актов. Они обеспе­чивают перемещение тела (ходьбу, плавание, бег) или его частей в пространстве.

Тонические рефлексы направлены на сохранение естественной позы, т. е. определенной ориентации тела в пространстве, определенного взаимного расположения его частей (у человека — выпрямление позвоночника, стояние на двух ногах, вертикальное положение голо­вы).

Они возникают при изменении ориентации головы по отношению к туловищу, при изменении позы, а также в случае перемещения тела в вертикальной или горизон­тальной плоскостях как по прямой, так и по кругу.

Тонические рефлексы в свою очередь подразделяются на статические и статокинетические. Наиболее выражены они у децеребрированных животных.

Статические рефлексы возникают при пассивных и активных изменениях положения тела, не связанных с его перемещением в пространстве. К их числу относятся рефлексы положения (позно-тонические) и выпрямитель­ные.

Позно-тонические рефлексы возникают при измене­ниях положения головы по отношению к туловищу. В этих условиях в связи с перемещением центра тяжести тела появляется опасность нарушения равновесия. Одновремен­но раздражаются отолитовый аппарат вестибулярного анализатора, проприорецепторы мышц и сухожилий, а также кожные рецепторы шеи, что и дает начало позно-тоническим рефлексам. Эти рефлексы приводят к пере­распределению тонуса мышц шеи, туловища и конеч­ностей, что обеспечивает поддержку той части тела, куда сместился центр тяжести.

При активных поворотах головы перераспределение мышечного тонуса создает базу для последующего пере­мещения всего тела.

Поэтому у хорошо тренированного спортсмена поворот головы всегда предшествует повороту туловища. Если же с помощью гипсового воротника его исключить, то движения туловища утрачивают быстроту и точность.

Убедиться в существовании позно-тонических рефлек­сов можно у различных животных.

Для работы необходимо: салфетка из поли­этиленовой пленки, морская свинка.

Ход работы. 1. Сажают морскую свинку на салфет­ку из пленки и изучают ее естественную позу. Передние и задние лапки у нее согнуты и приведены к туловищу, голова ориентирована теменем кверху; голова, шея и туловище располагаются по продольной оси тела.

2. Взяв морскую свинку за мордочку, поднимают ее голову вверх.

Отмечают, что в этих условиях передние лапки животного разгибаются (рис. 35), задние же остаются согнутыми, что обусловлено особенностями позы, типичной для данного вида животных.

Выпрямительные рефлексы возникают при нарушении нормальной позы, например при повороте тела на 90° или на 180° (положение на боку или на спинке). Они представляют собой цепь тонических рефлексов, направленных на восстановление нормальной позы.

Для работы необходимо: салфетка из полиэти­леновой пленки, морская свинка.

Ход р а б о т ы. А. Выпрямительный рефлекс с отоли-тового аппарата вестибулярного анализатора на мышцы шеи у морской свинки.

Поднимают животное вверх, придерживая за плечевой пояс; затем поворачивают туловище на 180°, голова при этом направлена теменем книзу. Голову вначале прижи­мают пальцами, затем освобождают. При этом она стремит­ся принять нормальное положение — поворачивается теменем кверху (рис. 36, а).

Переводят туловище морской свинки в вертикальное положение головой вниз, беря ее за таз. Отмечают, что и в этих условиях голова принимает нормальное положе­ние — теменем кверху.

Осторожно укладывают морскую свинку на один бок, прижимая голову и туловище ладонью (или дощечкой) к плоскости опоры; удерживают ее в этом положении до тех пор, пока она не успокоится.

Затем голову осво­бождают. Отмечают, что она также принимает нормальное положение — теменем кверху (рис. 36, б).

Б. Выпрямительные рефлексы с проприорецепторов мышц и сухожилий шеи, проприорецепторов и кожных рецепторов туловища на мышцы туловища и конечностей у морской свинки.

Повторяют предыдущий опыт. Укладывают морскую свинку на один бок, прижимая голову и туловище ладонью. Затем освобождают голову и плечевой пояс: голова немедленно поворачивается теменем кверху, а за нею и передняя часть туловища. После этого освобождают заднюю часть туловища. Отмечают, что свинка принимает естественную позу, приподнимаясь на лапках и поворачи­вая туловище на 90° спинкой кверху (рис. 37).

Поднимают морскую свинку вверх, поворачивают ее спинкой книзу и отпускают, предоставляя возможность свободного падения. Голова животного тут же принимает исходное положение; вслед за ней поворачивается перед­няя часть туловища и передние лапки, а затем таз и задние лапки. Животное переворачивается в воздухе на 180° и приземляется на все четыре лапки.

Рекомендации к оформлению работы. Опишите наблюдаемые статические рефлексы. Укажите назначение позно-тонических и выпрямительных реф­лексов.

Статокинетические рефлексы возникают в результате активного или пассивного перемещения тела в простран­стве и направлены на сохранение равновесия. В зависи­мости от характера движения эти рефлексы подразде­ляются на 2 группы. Одни возникают под влиянием линейного ускорения во время поступательного движения, другие — под влиянием углового ускорения во время вращения.

I. Статокинетические рефлексы, возникающие под влиянием линейного ускорения. К рефлексам этого типа относятся рефлексы спуска и подъема («лифтные»), а также рефлексы приземления. Они обусловлены раздра­жением рецепторов отолитового аппарата и отчасти рецепторов полукружных каналов.

В начале подъема под действием положительного ускорения происходит непроизвольное сгибание конеч­ностей и опускание головы и туловища; в конце подъема под действием отрицательного ускорения наступает раз­гибание конечностей, голова и туловище при этом припод­нимаются. При спуске описанные выше реакции сменяют друг друга в обратной последовательности. Это и есть «лифтные» рефлексы.

Рефлекс приземления возникает в безопорной фазе вертикального прыжка. Когда животное находится в воз­духе, его конечности разгибаются и направляются вперед, готовясь принять на себя тяжесть тела. Упав, оно пружи­нит конечностями и этим предохраняет голову и туловище от удара о землю.

Убедиться в существовании «лифтных» рефлексов и рефлекса приземления можно на морской свинке и кро­лике.

Для работы необходимо: дощечка размером 10X10 см, салфетка из полиэтиленовой пленки, морская свинка, кролик.

Ход работы. Помещают морскую свинку на пло­щадку и изучают ее позу: передние и задние лапки у нее согнуты, голова приподнята (рис. 38, а). Быстро переме­щают свинку вместе с площадкой то вверх, то вниз. При этом наблюдают, как именно меняется положение ее туловища, головы, лапок. Отмечают, что в начале быстрого спуска передние и задние лапки у свинки выпрямляются, а туловище и голова приподнимаются (рис. 38, б). В мо­мент внезапной остановки в конце спуска лапки сгибают­ся, голова и туловище прижимаются к плоскости опоры (рис. 38, в). При подъеме описанные выше рефлекторные реакции чередуются в обратном порядке.

Приподнимают морскую свинку и удерживают ее в воздухе: лапки ее полусогнуты и свисают. Затем быстро продвигают ее по направлению к земле. Отмечают, что во время движения передние и задние лапки животного разгибаются и вытягиваются вперед, а пальцы расходятся веером. Это и есть рефлекс приземления.

Аналогичные изменения в положении конечностей наступают у кролика и морской свинки, если посадить их на стол и быстро продвинуть вперед (рис. 39).

II. Статокинетические рефлексы, возникающие под влиянием углового ускорения. Убедиться в существовании статокинетических рефлексов на положительное и отри­цательное угловое ускорение удобно на лягушке.

Для работы необходимо: вращающийся стул, большая воронка, таз с водой, лягушка.

Ход работы. 1. Наблюдают за характером стато­кинетических рефлексов, возникающих у лягушки в пе­риод неравномерного вращения. Для этого ее сажают на вращающийся стул, покрывают сверху большой воронкой и быстро вращают. Отмечают, что в начале вращения, когда сказывается действие положительного углового ускорения, голова лягушки поворачивается в сторону, противоположную направлению вращения. Вслед за голо­вой в ту же сторону изгибается туловище.

Нередко удается наблюдать, как, реагируя на положительное угловое ускорение, лягушка ползет по кругу в сторону, противо­положную направлению вращения. После окончания вращения у лягушки восстанавливается исходная поза.

2. Опускают лягушку в таз с водой, ставят таз на вращающийся стул.

Отмечают, что во время вращения лягушка уплывает в противоположную вращению сторону.

Рекомендации к оформлению работы. Перечислите известные Вам статические и статокинети­ческие рефлексы. Укажите их рецептивные поля и значение.

Работа 24. Роль различных отделов головного мозга в осуществлении сложных локомоторных актов у лягушки

Для выяснения роли различных отделов головного мозга в регуляции тонуса скелетных мышц обычно используют методы перерезок и экстирпаций. С их помощью у разных классов позвоночных животных были выявлены общие черты, а также некоторые особенности в механизмах центральной регуляции мышечного тонуса. В частности, оказалось, что удаление у лягушки высшего отдела ЦНС — конечного мозга — существенно не отра­жается ни на позе, ни на способности животного произ­водить сложные координированные двигательные акты. В отличие от лягушки у обезьяны и человека удаление полушарий большого мозга ведет к отчетливым рас­стройствам движений.

Однако булъбарные лягушки утрачивают способность поддерживать естественную для них позу сидения. Тем не менее у таких лягушек сохраняется один из выпрями­тельных рефлексов — рефлекс переворачивания со спинки на живот. У млекопитающих он осуществляется при обязательном участии среднего мозга.

Для работы необходимо: препаровальный столик, деревянный брусок размером 2X8X12 см, площад­ка, вращающаяся вокруг вертикальной оси, большая стеклянная воронка, тарелка, набор хирургических инстру­ментов, нитки, таз с водой, две лягушки.

Ход работы. Наблюдают за естественной позой лягушки, ее реакциями на болевое раздражение, способ­ностью осуществлять сложные локомоторные акты. Отме­чают, что голова ее ориентирована теменем кверху, голова и туловище расположены по продольной оси тела, задние лапки согнуты, передние разогнуты.

В ответ на раздражение задней лапки лягушка совер­шает прыжок — сложный локомоторный акт. Она способ­на осуществлять целенаправленные движения и само­стоятельно.

Сажают лягушку на брусок, который затем медленно переводят из горизонтального положения в вертикальное и обратно. Отмечают, что в этих условиях, стремясь сохранить равновесие, лягушка переползает с одной грани бруска на другую.

Поворачивают лягушку на 180° по продольной оси тела и кладут на спину. Она переворачивается и принимает нормальную позу.

Вращают лягушку с ускорением в горизонтальной плоскости. Во время вращения лягушка поворачивает голову в сторону, противоположную направлению враще­ния. В ту же самую сторону изгибается и ее туловище.

Сажают лягушку на дощечку, которую затем быстро то опускают, то поднимают. Отмечают, что в начале подъема лягушка прижимается к плоскости опоры, а в конце его приподнимается на лапках. В начале и конце спуска наблюдаются противоположные реакции.

Делают заключение о способности лягушки осуществ­лять выпрямительные рефлексы, статокинетические реф­лексы и сложные локомоторные акты.

Последствия двустороннего удаления конечного мозга. Туловище лягушки заворачивают в марлевую салфетку, затем надрезают кожу позади ноздрей и делают два косых разреза до границы головы и туловища. Кожный лоскут откидывают вниз, под ним виден просвечивающий через кости черепа головной мозг (рис. 40, а).

Маленькими ножницами осторожно, стараясь не повредить мозг, подрезают крышку черепа с обеих сторон и удаляют ее (рис. 40, б).

Затем знакомятся с топографией отделов головного мозга. Находят конечный мозг и удаляют его, отделив скальпелем от нижележащих отделов (рис. 41). Края разрезанной кожи подтягивают друг к другу и сшивают.

После операции лишенная конечного мозга лягушка сидит неподвижно, но через 15—30 мин ее двигательная активность восстанавливается и она принимает нормаль­ную позу. Если отвести заднюю лапку лягушки в сторону, то она подтягивает ее к туловищу; на сильное болевое раздражение лапки лягушка отвечает либо прыжком, если она находится на суше, либо уплывает, если она помещена в воду.

Поглаживание кожи на боковой поверхности туловища вызывает квакание. Таким образом, у лишенной конечного мозга лягушки сохраняется нормальная поза и способность совершать сложные локомоторные акты.

Кроме того, у такой лягушки сохраняются выпрями­тельные рефлексы, а также рефлексы на угловое уско­рение.

Последствия двустороннего удаления мозжечка, сред­него, промежуточного и конечного мозга. Для этого опыта используют другую лягушку. Сначала устанавливают ее способность совершать перечисленные выше тонические рефлексы и сложные локомоторные акты. Затем обнажают мозг, отделяют зрительные доли и мозжечок от продол­говатого мозга и удаляют их вместе с промежуточным и конечным мозгом, в результате чего у лягушки остаются только продолговатый и спинной мозг (так называемая бульбарная лягушка). Останавливают кровотечение ватными тампонами, прикрывают мозг лоскутом кожи и помещают лягушку под стеклянный колпак. Через 20— 30 мин повторяют описанные выше наблюдения, используя те же критерии.

Убеждаются в том, что у бульбарной лягушки поза при посадке неправильная, голова ее опущена вниз, тулови­ще прижато • к плоскости опоры. Лягушка утрачивает способность совершать почти все сложные локомоторные акты, все статокинетические и почти все статические рефлексы. Она не реагирует прыжком на болевое раздра­жение (хотя лапки ее приходят в движение), не совершает плавательных движений в воде в ответ на щипок, утрачи­вает способность сохранять равновесие и переползать с одной грани бруска на другую и потому падает, если брусок, на котором она сидит, перемещают из горизон­тального положения в вертикальное. У бульбарной лягуш­ки отсутствуют «лифтные» рефлексы и рефлекс противовращения. У нее сохраняется лишь один тонический выпрямительный рефлекс — рефлекс переворачивания: перевернутая на спинку лягушка, хотя и с нескольких попыток, но все же переворачивается на живот и прини­мает естественное положение.

Последствия удаления продолговатого мозга у буль­барной лягушки.

Для опыта используют бульбарную лягушку предыдущего опыта.

Острым скальпелем делают разрез на уровне лопаток и отделяют продолговатый мозг от спинного: животное становится спинальным.

Через 5—10 мин (по прошествии спинального шока) приступают к опыту.

У спинальной лягушки поза отсутствует: голова и туловище распластаны на плоскости опоры, мышцы конечностей расслаблены.

Исчезает последний статический выпрямительный рефлекс: положенная на спинку лягушка больше не переворачивается.

Сохраняется лишь минималь­ный мышечный тонус, способность отвечать на раздраже­ние кожи туловища и конечностей простыми сегментар­ными рефлекторными актами — сгибанием, разгибанием, потиранием и т. п.

Рекомендации к оформлению работы. Изобразите схематически головной мозг лягушки, обоз­начьте его отделы и места перерезок. Укажите значение различных отделов головного мозга в регуляции мышеч­ного тонуса и в осуществлении локомоторных актов у лягушки.

Работа 25. Определение локализации функций в продолговатом мозге лягушки

При изучении локализации функций в ЦНС, в том числе и головном мозге, с давних пор используют методы раздражения, экстирпаций, перерезок мозга на разных уровнях, отведения биоэлектрических потенциалов и т. п. Наиболее простым является метод локального электри­ческого раздражения; в силу этого он применяется не только в остром и хроническом экспериментах, но и при операциях на мозге у человека.

Ознакомиться с методом локального электрического раздражения продолговатого мозга и установить функцио­нальную неоднозначность различных его отделов можно достаточно просто на мозге лягушки.

Для работы необходимо: электронный сти­мулятор, два электрода: пластинчатый (индифферентный) и игольчатый (активный), препаровальный набор, лоток, марлевая салфетка, ватные тампоны, лягушка.

Ход работы. У лягушки разрезают и удаляют кожу с поверхности черепной коробки; осторожно, стараясь не повредить мозг, вскрывают полость черепа. С помощью острого скальпеля полностью перерезают мозг по задней границе мозжечка и одномоментно удаляют его вместе с конечным, промежуточным и средним мозгом. Затем подсушивают оставшийся продолговатый мозг ватными тампонами и помещают лягушку спинкой кверху на мокрую металлическую пластинку, являющуюся индиф­ферентным электродом.

Готовят стимулятор для раздражения продолговатого мозга одиночными ударами. С этой целью подбирают пороговый ток, прикладывая активный игольчатый элект­род к мышцам головы. Затем приступают к опыту. Ка­саются игольчатым электродом различных участков про­долговатого мозга. Наблюдают за характером ответной реакции животного. В переднем отделе продолговатого мозга находят участки, раздражение которых вызывает мигание и западание глазных яблок. В среднем его отделе находят участки, раздражение которых ведет к сокраще­нию мышц диафрагмы рта, что вызывает ее перемещение вверх и вниз.

Рекомендации к оформлению работы. Нарисуйте схему установки для раздражения продолгова­того мозга у лягушки. Перечислите известные сегментар­ные и надсегментарные центры продолговатого мозга.

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ

Работа 26. Действие адреналина на зрачок энуклеированного глаза лягушки

Адреналин — гормон мозгового вещества надпочеч­ников. При введении адреналина в кровеносное русло или при закапывании его в глаз происходит расширение зрачка.

Тот же эффект наблюдается при действии адреналина на энуклеированный глаз.

Для работы необходимо: препаровальный на­бор, лоток, глазная пипетка, 2 стеклянных или фарфо­ровых чашечки, полоска миллиметровой бумаги, раствор адреналина 1:1000, лягушка.

Ход работы. Обезглавливают лягушку разрезом верхней челюсти за глазными яблоками. Разрушают зон­дом спинной мозг. Удаляют оба глаза. В две небольшие чашечки наливают по 5 мл раствора Рингера.

Каждый глаз помещают в отдельную чашечку и ставят их на яркий свет. Измеряют диаметр зрачка каждого глаза с помощью миллиметровой бумаги. В одну из чашек при­бавляют 3 капли раствора адреналина 1:1000. Через 25—30 мин исследуют величину зрачка каждого глаза. Устанавливают, что зрачок глаза, помещенного в раствор с адреналином, значительно больше по размерам зрачка второго глаза, находящегося в чистом растворе Рингера.

Рекомендации к оформлению работы. В тетради для ведения протоколов зарисуйте два глаза в виде кружков, в центре каждого изобразите зрачок в виде круга с разными диаметрами, соответствующими размерам зрачка в миллиметрах до и после действия адреналина.

Работа 27. Влияние избытка инсулина на белых мышей

Инсулин вырабатывается 6-клетками эндокринной части поджелудочной железы (островки Лангерганса). Гормон представляет собой полипептид, состоящий из двух цепей, одна из которых содержит 21, а другая 30 аминокислотных остатков. Одним из физиологических эффектов инсулина является поддержание концентрации сахара в крови на определенном уровне. В организме человека и Других позвоночных инсулин является единственным гормоном, который снижает уровень сахара в крови. Если после введения чрезмерно высокой дозы инсулина уровень сахара в крови падает ниже 2,250 ммоль/л, то нарушается снабжение глюкозой головного мозга и развивается гипогликемический шок.

Для работы необходимо: 2 стеклянных колпа­ка, корнцанг, туберкулиновый шприц, шприц на 1 мл, инсулин, 10% раствор глюкозы, 2 белые мыши одина­ковой массы (лучше менее 20 г), голодавшие 24 ч.

Ход работы. Опыт проводят на двух мышах, го­лодавших в течение 24 ч. Каждой мыши под кожу вводят 1 ЕД инсулина и помещают ее в отдельную стеклянную банку. Одной мыши сразу же вводят внутрибрюшинно 1 мл 10% раствора глюкозы. Наблюдают за состоянием и поведением животных. Через 40—60 мин у мыши, получившей инсулин без глюкозы, появляются признаки гипогликемического шока (необычная поза, учащение дыхания, вздыбливание шерсти, нарушение координации движений, клонические судороги). Чем выше температура, при которой содержатся мыши, тем действие инсулина развивается быстрее. Приступ судорог может продолжать­ся около 20 с и дольше и привести к гибели животного.

Внутрибрюшинное введение такому животному 1 мл 10% раствора глюкозы через несколько минут приводит к восстановлению нормального состояния. У мыши, которой раствор глюкозы был введен сразу же после инъекции инсулина, судорог и других признаков гипогликемического состояния не наблюдается.

Рекомендации к оформлению работы. В тетради опишите все изменения состояния животного после введения ему инсулина, а затем глюкозы. Отметьте время наступления гипогликемического шока и устранения его введением глюкозы. Объясните механизм поддержания уровня сахара в крови.