Лабораторная работа

«Физиология возбудимых тканей» с элементами научно- исследовательской работы План занятия:

1. Закрепление теоретического материала с помощью презентации
2. Изучение установки для исследования электрических процессов в биологических тканях.
3. Приготовление нервно-мышечного препарата «седалищный нерв — икроножная мышца» лягушки.
4. Определение возбудимости седалищного нерва и икроножной мышцы лягушки.
5. Изучение зависимости между силой раздражения интенсивностью возбуждения.
6. Изолированное проведение возбуждения по нервным волокнам.
7. Двустороннее проведение возбуждения по нерву.
8. Закрепление теоретического материала с помощью презентации
9. Изучение установки для исследования электрических процессов в биологических тканях.

В состав установки для исследования электрических процессов входят следующие компоненты: электроды (регистрирующие и стимулирующие), усилитель, осциллограф, электростимулятор. Электроды предназначены для отведения электрических токов от тканей (отводящие электроды) или для подведения тока к ткани (стимулирующие электроды). Они смонтированы внутри коробки пластиковой камеры, которая защищает ткани от высыхания. Усилитель обеспечивает увеличение амплитуды и мощности отводимого от ткани при помощи электродов электрического сигнала, который подается па входные контакты (вход) усилителя. Усиленный сигнал отводится от выходных контактов (выход) усилителя. При помощи рукояток управления можно ступенчато и плавно изменять коэффициент усиления сигнала. Осциллограф обеспечивает визуализацию электрического сигнала, подаваемого па его вход с выхода усилителя. При помощи осциллографа можно увидеть форму электрического сигнала и измерять его амплитуду,   длительность и латентный период от момента нанесения раздражения. При помощи рукояток управления можно регулировать скорость развертки луча, чувствительность прибора и т. и. Стимулятор предназначен для генерации электрических токов со строго заданными параметрами. Он работает в двух режимах — разовом и внутреннем. В «разовом» режиме после нажатия кнопки «Пуск» на выходные контакты стимулятора подается одиночный импульс тока. Во «внутреннем» режиме стимулятор непрерывно генерирует импульсы тока с заданной частотой. При помощи ручек управления можно задать напряжение импульсов тока, длительность импульсов тока и частоту следования импульсов тока.

10.               Приготовление нервно-мышечного препарата «седалищный нерв — икроножная мышца» лягушки.

Последовательность приготовления нервно-мышечного препарата «седалищный нерв — икроножная мышца» лягушки.

• Обездвиживаем лягушку декапитацией или введением зонда в канал спинного мозга.
• Вскрываем брюшную полость, отодвигаем внутренности краниально, обнажая позвоночник, и рассекаем тело лягушки на уровне 2-го поясничного позвонка.
• Пинцетом снимаем кожу с нижней части туловища и задних конечностей.
• Удаляем копчиковую кость, разрезаем позвонки и туловище по продольной оси и разделяем препарат на две симметричные части.
• Подводим стеклянную палочку под крестцовое сплетение и препарируем нерв с фрагментом позвоночника.
• Положив лапку лягушки дорсальной стороной кверху, раздвигаем мышцы бедра и выделяем седалищный нерв до коленного сустава.

 

• Берем на лигатуру сухожилие икроножной мышцы и перерезаем его ниже лигатуры.
• Удаляем подвздошную кость, мышцы с бедренной кости, очищаем бедренную кость и пересекаем ее посередине. Перерезаем голень ниже коленного сустава.

Фиксация препарата в камере:

• бедренную кость пропускаем в отверстие стойки и зажимаем винтом;
• нерв укладываем в продольный желобок: (нерв должен плотно прилегать к двум парам электродов);
• мышцу располагаем так, чтобы она касалась 3-й пары электродов;
• выводим свободный конец лигатуры в отверстие в дне камеры;
• на дно камеры укладываем ватный тампон, смоченный раствором Рингера, закрываем камеру.

Рисунок (нервно-мышечный препарат, расположенный во влажной камере). 1 – перерезка позвоночного столба и мягких тканей; 2 – снятие кожи с задних лапок; 3 – срезание хвостовой кости; 4 – разрезание по средней линии позвоночника и костей таза по лонному сочленению; 5 – раздвигание крючками полуперепончатой и двуглавой мышцы бедра и обнажение седалищного нерва; 6 – препаровка седалищного нерва до коленного сустава  

11.                                                              Определение    возбудимости седалищного нерва         и                         икроножной мышцы лягушки.

  Возбудимость тканей можно количественно охарактеризовать такими показателями, как реобаза и хронаксия. Реобаза — минимальная сила (напряжение) тока, которая может вызывать возбуждение ткани. Хронаксия — минимальное время, в течение которого ток, равный удвоенной реобазе, должен действовать на ткань, чтобы вызвать возбуждение. Предлагается изучить зависимость между временем действия тока и его пороговой силой (кривая силы-длительности) для мышцы и нерва; рассчитать хронаксию и реобазу для седалищного нерва и икроножной мышцы. Работу выполняем на нервно-мышечном препарате «седалищный нерв икроножная мышца» лягушки, помещенном во влажную камеру. Для раздражения мышцы подключаем электроды, контактирующие с мышцей, к выходу электростимулятора. Выбираем режим однократных импульсов. Устанавливая на стимуляторе разные значения длительности импульсов (от 50 до 0,05 мс), определяем для каждого из них минимальную величину тока, необходимую для того, чтобы вызвать сокращение мышцы. После этого подключаем к выходу стимулятора пару электродов, контактирующую с нервом, и производим электрическую стимуляцию нерва. О возникновении возбуждения в нерве судим по сокращению мышцы. Полученные значения пороговых величин тока заносим в таблицу.  

Длительность импульса, мс	Пороговое напряжение, В
	раздражение нерва	Раздражение мышцы
50
10
5
1
0,5
0,1
0,05

Рисунок (на основании полученных данных строим кривые силы- длительности для нерва и мышцы, откладывая по горизонтальной оси длительность раздражения (мс), а по вертикальной оси — величины порогового напряжения (В).             На основании полученных графиков рассчитываем величины хронаксии и реобазы для нерва и мышцы. Указываем единицы измерения хронаксии и реобазы. Седалищный нерв: хронаксия             (             ),         реобаза            (             ). Икроножная мышца: хронаксия             (             ),         реобаза             (             ). Вывод (сделайте вывод о характере зависимости между временем действия раздражающего тока и его пороговой силой (напряжением) и о соотношении возбудимости седалищного нерва и икроножной мышцы лягушки).  

12               Изучение зависимости между силой раздражения интенсивностью возбуждения.

Для простых возбудимых систем (состоящих из одного возбудимого элемента) зависимость между силой стимула и величиной возбуждения описывается законом «все или ничего». Для сложных возбудимых систем (состоящих из множества независимо функционирующих нервных элементов) величина ответной реакции пропорциональна силе действующего раздражителя. Задачей работы является изучение зависимости между силой раздражения нерва и величиной суммарного потенциала действия мышцы. Работу выполняем на ранее приготовленном нервно-мышечном препарате. Подключаем пару электродов, расположенных на мышце, к входу усилителя, а одну из пар электродов, контактирующих с нервом, — к выходу стимулятора. Устанавливаем па стимуляторе режим однократных импульсов, длительность импульса 0.5—1 мс. Переводим осциллограф в режим ждущей развертки, скорость развертки 1 мс/см. Раздражаем нерв одиночными импульсами тока возрастающей силы. После каждой стимуляции измеряем по экрану осциллографа амплитуду потенциала действия мышцы (в сантиметрах). Затем производим калибровку осциллографа и переводим полученные значения в абсолютные величины (милливольты). Результаты заносим в таблицу.  

Сила раздражения нерва, В	Амплитуда потенциала действия мышцы
	см	мВ

  Рисунок — Схема установки для записи сокращений икроножной мышцы лягушки 1 – кимограф; 2 – записывающее устройство; 3 – подвижной рычаг миографа; 4 – икроножная мышца; 5 – изолирующие прокладки-изоляторы; 6 – клеммы для подключения проводов; 7 – провода для электростимулятора; 8 – штатив. Рисунок (на основании полученных данных строим график зависимости амплитуды потенциала действия икроножной мышцы от силы раздражения седалищного нерва).       Отмечаем на графике момент вовлечения в сокращение первой двигательной единицы и момент вовлечения всего фонда двигательных единиц икроножной мышцы. Вывод (сделайте вывод о характере зависимости силы реакции мышцы от силы раздражения иннервирующего её нерва; объясните, почему кривая зависимости амплитуды потенциала действия мышцы от силы раздражения нерва имеет такую форму).  

13.               Изолированное проведение возбуждения по нервным волокнам.

Готовим нервно-мышечный препарат, состоящий из двух конечностей и 2/3 позвоночника лягушки. Подводим электроды под одну из веточек поясничного сплетения и находим пороговую силу тока. Отмечаем наблюдаемый эффект. Производим раздражение других веточек сплетения и отмечаем разницу в эффектах раздражения. Результаты.   Вывод   (сформулируйте закон изолированного проведения возбуждения по нерву).

14.               Двустороннее проведение возбуждения по нерву.

Готовим нервно-мышечный препарат «седалищный нерв — икроножная мышца» лягушки и размещаем его в камере. Одну пару электродов (расположенную ближе к мышце) подключаем к выходу стимулятора, а вторую — ко входу усилителя. На стимуляторе устанавливаем частоту раздражения 10 имп/с, длительность импульса 0,5 мс. Увеличивая амплитуду раздражающего тока, наблюдаем (по экрану осциллографа) потенциал действия в нерве выше места раздражения и сокращение мышцы. Зарисовываем схему нервно-мышечного препарата, указываем точки стимуляции и отведения. Стрелками обозначаем направление распространения возбуждения. Рисунок. А                                А   Раздражитель   Вывод (сформулируйте закон двустороннего проведения возбуждения по нерву).    

Вопросы для проверки знаний:

• Раздражение, раздражители. Возбуждение и формы его проявления.
• Характеристики возбудимости: порог силы, порог времени, минимальный градиент. Закон силы-длительности.
• Законы раздражения возбудимых тканей.
• Строение и функции мембран возбудимых клеток.
• Мембранный потенциал, ионный механизм его формирования.
• Фазы и механизмы развития потенциала действия.

 

• Изменение возбудимости в процессе возбуждения. Рефрактерностъ.
• Законы проведения возбуждения по нервным волокнам.
• Механизм проведения возбуждения по немиелинизированным и миелинизированным нервным волокнам.
• Классификация нервных волокон. Свойства и функции разных типов волокон.
• Ультраструктура электрического и химического синапсов.
• Механизм передачи возбуждения в электрическом синапсе.
• Механизм передачи возбуждения в химическом синапсе.
• Свойства синапсов.

    Список рекомендуемой литературы:

1. Физиология человека: В 3 т. / Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. М., 1996. Т. 1. С. 26-40.
2. Общий курс физиологии человека и животных: В 2 т. / Пол ред. А. Д. Ноздрачева. М., 1991. Т. 1. С. 31-56.
3. Физиология человека / Под ред. Г. И. Косицкого. М., 1980. С. 19-43.
4. Георгиевский В.И. Физиология сельскохозяйственных животных. – М.: Агропромиздат. – 2007. – с. 38-74

 

5. Георгиевский В.И. Практическое руководство по физиологии сельскохозяйственных животных. – М.: Высшая школа, 1976. – с. 181- 296
6. Битюков И.П. и др. Практикум по физиологии сельскохозяйственных животных. – М.: Агропромиздат. – 1990. – с. 173-194