Тема 3. Физиология возбудимых тканей Общие свойства возбудимых тканей. Физиология мышц Основные вопросы темы

Возбудимая клетка. 1. Ультраструктура биологических мембран. 2. Функции биологических мембран. 3. Виды мембранного транспорта. 4. Классификация и функции мембранных белков.

Электрогенез возбуждения. 1. Критерии оценки функционального состояния ткани. Определение понятий: возбудимость, порог возбуждения, функциональная лабильность. 2. Значение градиентов концентрации Na⁺, K⁺, CL^–, Ca²⁺. З. Основные физиологические состояния биологической мембраны. 4. Электрофизиологическая характеристика деполяризации. Потенциал покоя. 5. Электрофизиологическая характеристика деполяризации. Потенциал действия. 6. Электрофизиологическая характеристика реполяризации и гиперполяризации. Отрицательный и положительный следовые потенциалы. 7. Принципиальные пути фармакологического воздействия на возбудимость клеток. 8. Изменение возбудимости в различные фазы одиночного цикла возбуждения.

Мышечное сокращение. 1. Общие физические и физиологические свойства мышц. 2. Виды сокращения мышц. Виды работы. 3. Механизм сокращения скелетных мышц. 4. Функциональная лабильность. Оптимум и пессимум частоты раздражения. 5. Физиологические особенности скелетных мышц. 6. Физиологические особенности гладких мышц.

Задача 1. Приготовление нервно-мышечного препарата лягушки

Лягушка – традиционный объект биологических, в том числе физиологических, исследований. Определенная доля вины человека перед этим маленьким живым созданием окупается огромной пользой, приносимой результатами этих исследований больным людям. Фармакологи испытывают практически все новые лекарственные вещества сначала на лягушках, а уже потом на мышах, крысах и других мелких животных прежде чем рекомендовать их к применению человеком. Международные правила охраны прав животных предусматривают эксперименты на животных с учебной и исследовательской целью, категорически запрещая при этом всякую вивисекцию, т.е. операции на живых, не наркотизированных или на необездвиженных и необезболенных объектах. Поэтому мы призываем вас относиться с уважением и состраданием даже к такому маленькому существу, как лягушка. Все опыты на них проводятся после наркотизации (эфир) и разрушения спинного мозга, в котором проходят все проводящие болевые пути. Классическим является нервно-мышечный препарат, на котором великие физиологи – И.М. Сеченов, Н.И. Введенский и многие другие открыли основные закономерности функционирования живого организма. В Европе лягушке, как и собаке, поставлен памятник.

О с н а щ е н и е: препаровальный набор, раствор Рингера для холоднокровных, марля, эфир. Работу проводят на лягушке.

Со д е р ж а н и е р а б о ты. Обернуть марлей наркотизированную эфиром лягушку так, чтобы лапки ее были прижаты к туловищу, а голова оставалась свободной. Большим пальцем наклонить вперед голову лягушки и найти углубление по центру кзади от затылочной кости. Сразу за глазными буграми вертикально ввести в субокципитальное отверстие конец препаровальной иглы на глубину 1-2 мм, повернуть ее параллельно центральному каналу, ввести в него и продвинуть до крестцово-копчикового соединения, круговыми движениями разрушая спинной мозг. Критерием разрушения является полная релаксация (расслабление) всех групп мышц лягушки и отсутствие защитных двигательных рефлексов на пощипывание кожи и потягивание за лапку. Вывести иглу из центрального канала и, повернув ее на 180°, разрушить головной мозг.

Взять лягушку за задние лапки, повернуть вниз брюшком и, отступив на 1,5 см выше от копчика, перерезать позвоночный столб с окружающими тканями. В руке должны остаться задние лапки с тазовой костью и небольшим отделом позвоночного столба. Захватив край кожи пинцетом, снять ее с лапок. Подвести браншу ножниц под пояснично-крестцовое сочленение и отделить одну лапку ниже так, чтобы сочленение осталось соединенным с фрагментом позвоночного столба. Расположить препарат задней поверхностью вверх. Раздвинув стеклянным крючком двуглавую и полуперепончатую мышцы, найти на бедре седалищный нерв.

Приподнять его и на всем протяжении осторожно отделить от окружающих тканей. Бедренную кость и мышцы рассечь в двух местах: ниже тазобедренного и выше коленного суставов. Затем выделить икроножную мышцу: отпрепарировать ее, отрезать сухожилие от пяточной кости, а ниже коленного сустава перерезать кости и все мышцы голени. Пяточное сухожилие перевязать ниткой. В результате получится нервно-мышечный препарат, который является универсальным для исследования функций скелетных мышц и нервов.

Следует помнить, что при небрежном приготовлении препарата (прикосновение к нерву руками или металлическими предметами, натяжение, подсыхание, механическое повреждение) препарат быстро теряет возбудимость. Поэтому во время проведения опыта необходимо часто увлажнять нерв и мышцы раствором Рингера.

О ф о р м л е н и е п р о т о к о л а. Зарисовать основные этапы приготовления нервно-мышечного препарата

Этапы приготовления нервно-мышечного препарата а – разрушение спинного мозга (обездвиживание); б - снятие кожи с задних конечностей; в - разделение лапок по срединной линии; г - удаление копчика; д, е - препарирование седалищного нерва, отделение икроножной мышцы с пяточным сухожилием и перерезка бедра и голени; ж - нервно-мышечный препарат.

Задача 2. Определение порога раздражения нервной и мышечной тканей

Нервная, мышечная и железистая ткани обладают различной возбудимостью. Мерой возбудимости служит порог раздражения, т.е. минимальная сила раздражителя, способная вызвать процесс возбуждения. Показателем возникшего в мышце возбуждения является ее сокращение. Если раздражение наносить непосредственно на мышцу (прямое раздражение), минимальная его сила будет характеризовать возбудимость мышцы. Если же раздражение мышцы производить через ее двигательный нерв (непрямое раздражение), то величина электрического тока , вызывающая минимальное сокращение, будет отражать возбудимость нерва.

О с н а щ е н и е: кимограф, универсальный штатив с вертикальным миографом, раздражающие электроды, учебный электростимулятор (УЭС-1), ключ для переключения раздражения, чернила, бумага, вода, раствор Рингера. Работу проводят на лягушке.

С о д е р ж а н и е р а б о т ы. Собрать установку. Приготовленный нервно-мышечный препарат зафиксировать в вертикальном положении за пяточное сухожилие снизу и коленный сустав сверху. Седалищный нерв расположить горизонтально так, чтобы он контактировал с раздражающими электродами, наложить на него тонкий слой ваты, обильно смоченный раствором Рингера. Включить стимулятор. Ручку плавной регулировки силы тока установить в положение "0", а переключатель частоты - в положение "1". Ключ поставить в положение "Нерв" и, постепенно вращая ручку плавной регулировки силы тока, найти его минимальную силу (порог раздражения), вызывающую минимальное сокращение мышцы. Подвести к ленте кимографа рычажок с писчиком, заполненный чернилами, и записать мышечное сокращение при непрямом раздражении мышцы. Затем поставить ключ в положение “Мышца” и аналогичным способом определить порог возбуждения мышцы при ее прямом раздражении. Запись производят на ленте остановленного кимографа, поворачивая барабан рукой после каждой стимуляции.

О ф о р м л е н и е п р о т о к о л а.

Вклеить полученную кимограмму и сделать на ней обозначения

Сравнение возбудимости нерва и мышцы А - непрямое раздражение мышцы (через нерв); Б - прямое раздражение мышцы. Стрелками обозначить моменты нанесения раздражения, цифрами - показания шкалы стимулятора.

3. Дать оценку возбудимости нерва и мышцы, сравнив пороги их возбуждения.

Выводы.

Задача 3. Зависимость амплитуды мышечных сокращений от силы раздражения

Скелетная мышца состоит из большого числа отдельных мышечных волокон. Амплитуда сокращения мышцы зависит от количества сократившихся в данный момент волокон. На одиночное пороговое раздражение каждое такое волокно возбуждается, а затем сокращается с максимальной амплитудой, т.е. отвечает по закону "все или ничего". Однако возбудимость различных типов волокон, составляющих мышцу, различна. Поэтому пороговая сила раздражения вызывает сокращение только наиболее возбудимых мышечных волокон, и величина ответа целой мышцы в этом случае минимальна. При увеличении силы раздражения амплитуда сокращения мышцы будет возрастать до тех пор, пока эта сила не окажется пороговой и для наименее возбудимых волокон. Дальнейшее увеличение силы раздражения не вызывает нарастания амплитуды сокращения.

О с н а щ е н и е: универсальный штатив с вертикальным миографом, кимограф, ключ для замыкания цепи, УЭС-1, бумага, чернила, эфир. Работу проводят на лягушке.

С о д е р ж а н и е р а б о т ы. Приготовить нервно-мышечный препарат, укрепить его в миографе. Включить стимулятор, ключ поставить в положение "Мышца" и, постепенно вращая ручку плавной регулировки, определить порог раздражения. Зарегистрировать на миографе минимальное сокращение мышцы. Затем последовательно увеличивать силу раздражения до тех пор, пока в ответ на каждый импульс наблюдается увеличение амплитуды мышечного сокращения. Отметить момент, когда, несмотря на дальнейшее увеличение силы тока, амплитуда сокращений перестанет увеличиваться.

О ф о р м л е н и е п р о т о к о л а. Вклеить полученную кимограмму и сделать на ней обозначения