Физиология человека (стр. 2 )

Нервно-мышечный синапс – это место контакта нерва и мыщцы:

Структура нервно-мышечного синапса и ее особенности: Пресинаптическая мембрана - это часть пресинаптического окончания, ограничивающая синаптическую щель. В ней имеются Са2+-каналы, происходит синтез и хранение медиаторов в пузырьках. Синаптическая щель – содержит межклеточное вещество и мукополисахаридные мостики, обеспечивающие связь между пре - и постсинаптической мембранами Постинаптическая мембрана – содержит холинорецептор (белок-рецептор), связывающий медиатор ацетилхолин. При этом происходит изменение Na+ и К+ проницаемости, что приводит к деполяризации.

II. Свойства:

синаптическая задержка; одностороннее проведение; низкая лабильность (60-100 имп./с); высокая утомляемость; высокая чувствительность к химическим веществам.

Нервные волокна – это отростки нервных клеток. Они могут быть покрыты миелиновой оболочкой (мякотные) и не покрыты миелином (безмякотные).

I. Классификация: мякотные и безмякотные.

II. Свойства:

высокая возбудимость и лабильность; практическая неутомляемость; незатухающее проведение возбуждения; низкая чувствительность к недостатку кислорода.

III. Законы проведения возбуждения:

анатомической и физиологической целостности; изолированного проведения; двустороннего проведения возбуждения.

Биоэлектрические явления в возбудимых тканях могут быть обнаружены биологическими пробами и электрофизиологическими методами.

Для изучения физиологических свойств мышц и нервов часто используют нервно-мышечный препарат, приготовленный из задних лапок лягушки.

4. Выполнение лабораторной работы

Цель занятия: Изучить современную теорию возникновения биоэлектрических явлений, характеристику возбудимости. Познакомиться с опытами, на основании которых впервые было высказано предположение о существовании «животного электричества».

Работа 1. Приготовление нервно-мышечного препарата и препарата изолированной икроножной мышцы лягушки

Выделенные из организма мышцы и нервные волокна при орошении их физиологическим раствором могут длительное время сохранять свои физиологические свойства, что дает возможность на изолированных препаратах исследовать общие закономерности распространения возбуждения, механизмы синаптической передачи, мышечного сокращения и ряд других процессов.

Ход работы. Обездвиживают лягушку. Ножницами перерезают позвоночник примерно посередине туловища и отделяют верхнюю половину тела. Удаляют остатки внутренностей пинцетом и ножницами. Захватив одной рукой через салфетку остаток позвоночника, а другой – край кожи со спины, снимают кожу с обеих лапок, получают препарат двух задних лапок лягушки. Далее готовят препарат одной лапки. Для этого, держа препарат так, чтобы лапки висели вниз под прямым углом к позвоночнику, ножницами осторожно вырезают копчиковую кость – уростиль, который при таком положении препарата выдается кверху. Затем, стараясь не задеть нервные стволики крестцового сплетения, продольно разрезают по средней линии позвоночник и все другие ткани, чтобы отделить лапки.

Следующим этапом работы является препаровка икроножной мышцы и седалищного нерва. Подводят под ахиллово сухожилие браншу ножниц, отделяют сухожилие по всей длине и подрезают ниже сесамовидной косточки.

Захватив сухожилие пинцетом, оттягивают мышцу в сторону, разрывая фасции, связывающие ее с другими тканями. Для препаровки нерва бедро располагают задней поверхностью вверх. Мышцы разводят и двумя стеклянными крючками отпрепаровывают лежащий в глубине седалищный нерв по всей его длине. Приподняв лапку выше и ниже коленного сустава, получают нервно-мышечный препарат икроножной мышцы и седалищного нерва. До начала работы помещают его в чашку Петри, завернув в вату, смоченную в раствор Рингера. На конце нерва рекомендуется сохранять небольшой участок позвоночника, поскольку за него удобно брать пинцетом, помещая нерв на электроды. Для приготовления препарата изолированной мышцы нерв отсекают полностью у самой мышцы.

Рис.1. Этапы приготовления нервно-мышечного препарата (икроножная мышца с седалищным нервом) и изолированной мышцы:

а –  перерезка позвоночника; б – снятие кожи с лапок; в –  препарат задних лапок; г – отрезание уростиля; д – расположение бедра; е – препарирование седалищного нерва; ж – места перерезания лапки (показано пунктиром); з - нервно-мышечный препарат икроножной мышцы; и –  препарат изолированной мышцы

Работа 2. Воспроизведение первого опыта Гальвани (сокращение с металлом)

Суть первого опыта Гальвани состоит в том, что при соприкосновении нервно-мышечного препарата с биметаллическим пинцетом наблюдается сокращение мышцы.

Ход работы. Готовят нервно-мышечный препарат двух задних лапок лягушки, не отделяя их друг от друга. Берут гальванический пинцет и подводят одну браншу пинцета к нервным стволикам крестцового сплетения, при этом стараясь не касаться препарата другой браншей. При соприкосновении второй бранши с мышцами бедра лягушки возникает сокращение мускулатуры всего препарата, частота сокращений соответствует частоте соприкосновений (рис. 2). При подсыхании препарата сокращения мышцы могут исчезнуть, поэтому в течение опыта следует обильно орошать препарат раствором Рингера. Зарисуйте схему опыта. Объясните причину сокращения мышц. Укажите, что доказал первый опыт Гальвани.

Рис. 2. Схематическое изображение первого опыта Гальвани с биметаллическим пинцетом: сокращение мышц конечностей при замыкании цепи (обе бранши контактируют с объектом)

Работа 3. Воспроизведение второго опыта Гальвани (сокращение без металла)

Второй опыт Гальвани состоит в том, что сокращение мышц лапки лягушки воспроизводится без участия металла путем набрасывания отпрепарированного седалищного нерва на поврежденный участок мышцы голени (рис. 3). Разность потенциалов между наружной поверхностью мышцы и ее внутренней частью проявляется в случаях, когда мышца повреждена. Потенциал, возникающий между неповрежденным и поврежденным участками, получил название потенциала повреждения. Когда набрасываемый нерв попадает на поврежденный электроотрицательный участок мышцы, происходит замыкание цепи, в которой роль положительного полюса играют неповрежденная поверхность мышцы и участок соприкасающегося с ней нерва. Таким образом, во втором опыте Гальвани причиной возбуждения нерва является раздражающее действие тока, возникающее непосредственно в тканях.

Ход работы. Препарат задних лапок лягушки кладут на лоток, при помощи стеклянного крючка тщательно препарируют седалищный нерв на всем протяжении от позвоночника до коленного сустава и отсекают его у позвонков. В нижней трети бедра пересекают мышцы и стеклянным крючком быстро набрасывают седалищный нерв таким образом, чтобы он одновременно коснулся поврежденной и неповрежденной поверхности мышц бедра. Мышцы голени при этом сокращаются.

Объясните причину сокращения мышц лапки.

Рис.3. Второй опыт Гальвани:

а – нерв касается поврежденного и неповрежденного участков мышцы; б– нерв одного препарата наброшен на разрез другой мышцы

Контрольные вопросы

Понятие о возбудимости. Ионные механизмы потенциала покоя. Калиевый равновесный потенциал покоя. Локальный потенциал и потенциал действия. Ионные механизмы потенциала действия нервных клеток. Деполяризация и реполяризация. Закон «все или ничего». Взаимозависимость амплитуды и длительности порогового раздражителя. Хронаксия. Изменение возбудимости при развитии потенциала действия. Периоды абсолютной и относительной возбудимости. Характеристика ионных каналов. Воротный механизм Na - канала. Проведение  возбуждения по нервному волокну.  Строение, классификация и функции нервных волокон. Законы проведения возбуждения по нервному стволу. Какова роль различных ионов и поверхностных зарядов клеточной мембраны в формировании потенциала покоя? Назовите виды ионного транспорта через клеточную мембрану. Поясните их сущность. Что называют потенциалом действия? Отразите причину его возникновения.

Практическая работа 2

Тема. Исследование максимального мышечного усилия и силовой выносливости кисти

Цель занятия: изучить биомеханику мышечного сокращения, виды и режимы мышечных сокращений.

Работоспособность –  это способность выполнять работу с высокой эффективностью. Уровень физической работоспособности определяется скоростью и характером утомления мышц.

Работа 1. Виды мышечных сокращений

Используя рис.1 - 3 перечислите виды мышечных сокращений.

Рис. 1. Соотношения фаз сократимости (а) и возбудимости (б) поперечно-полосатых мышц:

1, 6 – - исходная возбудимость; 2, 5 –  супернормальная возбудимость;

3 –  абсолютная рефрактерность; 4 –  относительная рефрактерность

Рис.2. Одиночное мышечное сокращение:

1 – - латентная фаза; 2 –  фаза сокращения; 3 –- фаза расслабления

Рис.3. Виды мышечных сокращений:

а –  одиночные сокращения мышцы; б –  суммация одиночных сокращений;

в –  тетанус

Работа 2. Работа мышц в различных режимах

При сокращении мышцы в ней могут изменяться два параметра: длина и мышечное напряжение (тонус). В зависимости от того, какое из этих изменений преобладает, различают три режима мышечных сокращений: изотонический, изометрический и ауксотонический. Дайте характеристику мышечных режимов. Приведите примеры работы мышц в различных режимах.

Рис.4. Электромеханическая сопряжённость процессов возбуждения в мышечном волокне: А – состояние покоя, Б – начало сокращения, В - расслабление