Фізіологія і властивості збудливих тканин. Фізіологія м’язів і нейронів




Скачати 124.95 Kb.
Дата конвертації15.04.2016
Розмір124.95 Kb.
Інструкція до практичного заняття №3

Тема:Фізіологія і властивості збудливих тканин. Фізіологія м’язів і нейронів.

Актуальність теми: Основною функцією всіх збудливих структур є збудження. Збудження - це процес, який виникає на мембрані збудливої структури при подразненні і супроводжується зменшенням її мембранного потенціалу.

Враховуючи те, що збудливі тканини в цілісному організмі забезпечують його здатність реагувати на дію зовнішніх і внутрішніх подразників, реєстрація і аналіз параметрів електричної активності збудливих тканин має не тільки теоретичне, але й практичне значення. В основі таких клінічних методів дослідження, як електрокардіографія (ЕКГ), електроенцефалографія (ЕЕГ), електроміографія (ЕМГ) та інших, лежить реєстрація зміни мембранних потенціалів під час збудження.



Навчальні цілі: оволодіти навичкою оцінювання величини мембранного потенціалу спокою, амплітуди ПД нервових волокон, зображувати графічно; виготовлення нервово-м’язового препарату жаби; експериментально доводити закон двобічного проведення збудження по нервовому волокну;

Вміти: трактувати поняття "збудливість", "збудження" і пояснювати роль структурних елементів мембрани збудливих клітин у походженні ії біоелектричних потенціалів. Роль іонних каналів і насосів у транспорті іонів через мембрани; іонні градієнти, іонна асиметрія, роль активного і пасивного транспорту у створенні асиметрії;

- пояснювати іонні механізми походження мембранного потенціалу спокою (МПС), методи реєстрації, інтерпретувати його параметри і фізіологічну роль;

- пояснювати іонні механізми виникнення потенціалу дії (ПД), фізіологічні основи методів реєстрації ПД нервових і

м'язових волокон, інтерпретувати роль різних іонів у динаміці фаз ПД, його параметри і фізіологічну роль;

- інтерпретувати зміни збудливості нервових і м'язових волокон під час розвитку ПД, механізми походження періодів рефрактерності і їх фізіологічне значення;.

- пояснювати електрофізіологічні основи використання методів реєстрації ПД нервових і м'язових тканин у клінічній практиці (ЕКГ, ЕЕГ, ЕМГ).

Збудження – активний фізіологічний процес, яким жива збудлива тканина відповідає специфічною реакціє на подразнення (при цьому відбувається перехід тканини із стану відносного спокою в діяльний стан). Збудження супроводжується підвищенням проникності клітинних мембран , переміщення іонів, калію, натрію, кальцію,виникненням ПД, підвищенням обміну речовин, а також специфічною активністю.

Збудливість- здатність клітини відповідати реакцією збудження на дію подразника.

Залежно від розташування електродів на об'єкті, розрізняють два методи реєстрації ПД - біполярний (двополюсний) і уніполярний (однополюсний). Внутрішньоклітинна реєстрація ПД здійснюється тільки уніполярним методом.

Біполярним методом реєстрації електричних потенціалів називають такий, за якого обидва відвідні електроди розташовані на ділянках об'єкту дослідження, електричні потенціали котрих змінюються у часі. У разі користування уніполярним методом реєстрації один відвідний електрод (активний) розташований на ділянці об'єкту дослідження, електричний потенціал якої змінюється у часі, а другий (пасивний) - на ділянці цього ж об'єкту, електричний потенціал якої є постійним (наприклад, нульовим). Розглянемо суть методів біполярної і уніполярної реєстрації ПД на прикладі його відведення від ізольованого нерва.

У разі біполярної реєстрації ПД нерва обидва відвідні електроди розташовують на його поверхні таким чином, щоб хвиля ПД (хвиля збудження), яка поширюється вздовж нервових волокон, могла пройти спочатку під одним, а потім під другим електродом. Унаслідок цього крива ПД, який відводиться біполярним методом, формуватиметься як алгебраїчна сума двох ніби різних ПД, а отже, повинна мати двофазну форму.

Конструкцією катодного осцилографа передбачено, що відвідні електроди можна умовно вважати різними полюсами (один, що з'єднаний на вході підсилювача з землею, є негативним, а другий -позитивним полюсом). Тому обидві фази двофазного ПД завжди реєструються різноспрямованими: при проходженні електронегативної хвилі збудження під негативним відвідним електродом промінь осцилографа відхиляється вгору від ізолінії, тобто у позитивну частину його шкали. При проходженні ж тієї самої хвилі під позитивним відвідним електродом промінь осцилографа відхиляється вниз від ізолінії.

У разі уніполярної реєстрації ПД нерва відвідні електроди розміщують на його поверхні таким чином, що ПД проходить тільки під одним електродом ("активним") і не може досягнути тієї ділянки нерва, на якій розміщено другий електрод ("пасивний"). Ясна річ, крива ПД, зареєстрованого уніполярним методом, завжди має однофазну форму.

Якщо потрібно уніполярно відвести ПД від ізольованого нерва, то можна перетворити один із відвідних електродів на пасивний, пошкодивши ділянку нерва, розташовану між відвідними електродами, тим самим позбавивши її можливості проводити збудження.

Робота 1. Визначення МПС методом пошкодження

Класичним методом, який дозволяє встановити наявність МПС на мембрані нервових і м'язових волокон у стані спокою, є метод пошкодження.

Для виявлення МПС один із відвідних електродів розташовують на непошкодженій, а другий - на пошкодженій ділянках нерва або м'яза. За різницею потенціалів між цими ділянками визначають МПС, бо потенціал непошкодженої ділянки є потенціалом позаклітинної рідини, що покриває нервові чи м'язові волокна, а потенціал пошкодженої ділянки - потенціалом цитоплазми цих волокон.

Під час виявлення МПС методом пошкодження як електрореєстратор використовують стрілочний гальванометр. Цей прилад має невеликий внутрішній опір порівняно з опором тканин організму. Тому за допомогою гальванометра відводять не різницю потенціалів, що існує між цитоплазмою волокон і їх внутрішнім середовищем, а струм, обумовлений нею ("струм спокою").

Якщо в експерименті потрібно кількісно оцінити значення саме МПС, а не струму спокою, то гальванометр приєднують до кола реєстрації, яке дозволяє вимірювати різницю потенціалів згідно з методом компенсації. При такому способі визначення МПС позаклітинна рідина обов'язково закорочує відвідні електроди і тому зафіксоване значення МПС буде значно меншим.

Під час ознайомлення з конструкцією стрілочного гальванометра треба звернути увагу на те, що біля його вхідних клем позначені "мінус" і "плюс". Це маркірування стосується відвідних електродів, які підключають до клем гальванометра. Один із відвідних електродів можна вважати негативним, а другий - позитивним полюсом. Конструкцією гальванометра передбачено, що стрілка приладу відхиляється в позитивну частину його шкали (тобто праворуч від нуля) в тому випадку, коли знаки зарядів точок відведення досліджуваного об'єкту відповідають знакам полярності відвідних електродів, розташованих у цих точках. У протилежному випадку стрілка гальванометра відхилятиметься у негативну частину його шкал. Враховуючи сказане, за допомогою гальванометра можна визначати знаки зарядів на полюсах різних генераторів ЕРС. Оскільки струм спокою є постійним, він може зумовити поляризацію електродів. Тому для його реєстрації слід застосовувати електроди, що не поляризуються.



Мета роботи: виявити наявність різниці потенціалів між цитоплазмою і позаклітинною рідиною м'язових волокон; встановити знаки їх зарядів.

Для роботи потрібні: препарувальний набір, препарувальна дощечка, жаба, розчин Рінгера, стрілочний гальванометр (з чутливістю струму близько 0,1 мкА), відвідні електроди, що не поляризуються.

Хід роботи. Приготувати тушку жаби і після зняття з неї шкіри покласти на препарувальну дощечку. Підключити до вхідних клем гальванометра відвідні електроди. Помістити обидва електроди на камбаловидний м'яз тушки жаби. Пошкодити ножицями ділянку м'яза під одним із відвідних електродів. Зняти гальванометр з аретира і звернути увагу на положення його стрілки.

Рекомендації щодо оформлення результатів роботи: вказати, чи відхиляється стрілка гальванометра від нульового положення після вмикання приладу в коло реєстрації, і якщо відхиляється, то в який бік.

У висновках відповісти на такі запитання: про що свідчать відхилення стрілки гальванометра від нульового положення; які знаки зарядів мають цитоплазма і позаклітинна рідина стосовно одна одної?
Робота 2. Дослідження ізольованого проведення збудження волокнами нервів

Нервові і м'язові імпульси проводяться ізольовано різними волокнами нервів і м'язів, не зумовлюючи збудження у інших волокнах. Це пояснюється високим опором мембрани волокон порівняно з опором позаклітинної рідини. Тому локальний струм, що виникає між збудженою і незбудженою ділянками одного волокна, поширюється тільки міжклітинними щілинами.



Мета роботи: довести закон ізольованого проведення збудження волокнами нерва.

Для роботи потрібні: стимулятор ІЕС-ІМ, видочкові подразні електроди, скляні гачки, препарувальний набір, дощечка, розчин Рінгера, піпетка, жаба.

Хід роботи. Приготувати препарат-реоскопічну лапку жаби. Скляним гачком розділити сідничний нерв у місці його виходу з хребта на окремі гілочки. Помістити препарат на дощечку і закріпити на ній електроди.

Помістити на електроди окремі гілочки сідничного нерва, що іннервують різні групи м'язових волокон, і провести їх подразнення струмом невеликої надпорогової сили (при подразненні сильним струмом петлі струму можуть поширюватися на всі волокна нерва). Спостерігати, які групи м'язових волокон скорочуються.



Рекомендації щодо оформлення результатів роботи: вказати, скорочуються при подразненні різних гілочок нерва різні групи м'язових волокон чи одних і тих же.

У висновках відповісти на запитання: чи викликають нервові імпульси, що поширюються одним з волокон нерва, збудження в інших його волокнах?
Робота 3. Дослідження властивостей сумарних ПД ізольованого нерва

ПД цілісного нерва або м'яза є сумарним. Сумарні ПД формуються як сума одиночних ПД, які поширюються мембранами їх окремих волокон. Суть сумації у спрощеному вигляді така.

Поодиноке збуджене нервове волокно еквівалентне елементарному генератору електрорушійної сили (ЕРС), полюсами якого є збуджена і сусідня незбуджена ділянки зовнішньої поверхні мембрани цього волокна. ЕРС дорівнює 120 мВ. Його внутрішній опір - це опір цитоплазми. Відвідні електроди, що при позаклітинній реєстрації ПД розташовані на збудженій і сусідній незбуджешй ділянках волокна як на полюсах генератора, шунтовані (закорочені) за рахунок опору шару позаклітинної рідини. За допомогою цих електродів реєструють поширюваний ПД волокна як зниження напруги на опорі, що викликає електричний струм, генерований волокном-генератором. Амплітуда цього ПД завжди набагато менша, ніж ЕРС збудженого волокна, бо частина ЕРС втрачається за рахунок опору цитоплазми.

Відомо, що при паралельному з'єднанні генераторів їх сумарний внутрішній опір зменшується. Ясна річ, при одночасному збудженні у нерві кількох волокон зменшуватиметься загальний опір їх цитоплазми, і внаслідок цього збільшиться темп падіння напруги на цьому опорі, тобто збільшиться різниця потенціалів, яка реєструється як сумарний ПД нерва. Це підсумовування відбувається не на мембрані волокон (це неможливо, бо ПД супроводжується рефрактерністю клітинної мембрани), а "на відвідних електродах".

Завдяки особливостям механізму формування, сумарні ПД цілісних нервів і м'язів мають деякі специфічні властивості.

Головна особливість сумарних ПД полягає в тому, що вони мають невелику амплітуду. Навіть коли в нерві або м'язі збуджені всі його волокна, амплітуда їх сумарних ПД не може досягти значення ЕРС окремого збудженого волокна (110-130 мВ), що формується іонною проникністю його збудженої мембрани. Це обумовлено тим, що частина цієї ЕРС обов'язково буде втрачатися на опорі цитоплазми як внутрішньому опорі волокон-генераторів.

Таким чином, сумарні ПД нервів і м'язів за амплітудою лише наближаються до мембранного ПД окремого волокна, що дорівнює його ЕРС, генерованій під час збудження, але ніколи не можуть його досягти, а тим паче перевищити.

Незначна амплітуда сумарних ПД обумовлена ще й певним методичним чинником: наявністю відстані між відвідними електродами, розташованими на поверхні нерва або м'яза, і мембранами окремих волокон, які містяться в їх глибині. На опорах тканинних прошарків, котрі відокремлюють відвідні електроди від глибоко розташованих волокон, втрачається частина напруги, генерованої цими волокнами під час збудження, і зменшується їх внесок у сумарний ПД.

Другою особливістю сумарних ПД цілісних нервів і м'язів є те, що на відміну від одиночних ПД окремих волокон вони підпорядковані закону силових співвідношень. У разі збільшення сили подразнення нерва або м'яза зростає число його збуджених волокон і, як наслідок, збільшується амплітуда сумарних ПД, які від них відводять.

Мета роботи: виявити основні властивості сумарних ПД ізольованого нерва.

Для роботи потрібні: установка для реєстрації ПД (катодний осцилограф, підсилювач, електростимулятор, подразні й відвідні електроди), волога камера, вазелінове масло, ізольований сідничний нерв жаби, концентрований (9,5 %) розчин аміаку.

Хід роботи.

1. Підготовчий етап

Ізольований сідничний нерв жаби поміщають у вологу камеру і накладають на нього подразні й відвідні електроди на відстані 2-5 см один від одного. Умертвляють 9,5 % розчином аміаку ділянку нерва, на якій розташований відвідний електрод, більш віддалений стосовно подразних електродів, чим забезпечують уніполярність відведення ПД. Заливають нерв вазеліновим маслом.

Переводять стимулятор на роботу в режимі "ритмічна серія", а осцилограф - "очікуюча розгортка" із запуском від синхронізуючого імпульсу стимулятора. Вмикають стимулятор, осцилограф і підсилювач у мережу.

Подаючи на нерв ритмічну серію електричних імпульсів (з частотою 10-30 імп/с), збільшують їх силу до появи на екрані осцилографа ПД нерва досить великої амплітуди. Підбирають на осцилографі бажану швидкість розгортання, після чого припиняють стимуляцію нерва і повертають ручку стимулятора, що регулює амплітуду подразних імпульсів, у положення 0.

2.Основний етап

Стимулювати нерв електричними імпульсами, поступово збільшуючи амплітуду (починаючи від 0).

Відзначити, як змінюватиметься характер реєстрованої кривої сумарного ПД нерва у разі збільшення сили електричного подразнення.

Збільшити силу подразнення до того моменту, коли амплітуда ПД, що відводиться, досягнувши максимальної величини, припинить змінюватися, і виміряти її.

Припинити стимуляцію нерва і подати на екран осцилографа калібрувальну напругу. Розрахувати граничну амплітуду сумарного ПД нерва, що відводиться.

Рекомендації щодо оформлення роботи. У протоколі дослідження зобразити криві потенціалів дії, які спостерігаються на екрані осцилографа при різній силі електричного подразнення нерва. Вказати значення граничної амплітуди сумарного ПД досліджуваного нерва.

У висновках відповісти на такі запитання: якому закону підкоряється сумарний ПД нерва, на відміну від одиночного ПД нервового волокна; чим обумовлена залежність амплітуди сумарного ПД нерва від сили його подразнення; чим пояснюється невелике значення граничної амплітуди сумарного ПД досліджуваного нерва?
Завдання для самостійної праці при підготовці до заняття

Теоретичні питання

1. МПС нервових і м'язових волокон, механізми його походження, методи реєстрації; фізичні характеристики і фізіологічна роль МПС.

2. Поняття про деполяризацію і гіперполяризацію клітинної мембрани.

3. ПД як показник збудження, що поширюється в нервових і м'язових волокнах.

4. Методи реєстрації ПД окремих волокон.

5. Фізичні характеристики і фізіологічна роль ПД.

6. Фізіологічні характеристики ПД (поширюється вздовж мембрани клітини на будь-яку відстань, не згасаючи, підпорядкований закону "все або нічого", супроводжується рефрактерністю, не може підсумовуватись).
Список літератури

Нормальна фізіологія / За ред. В. І. Філімонова. - К.:Медицина, 2011. - С. 30-33.



Фізіологія людини. Вільям Ф. Ганонг. Переклад з англ. - Львів: БаК, 2002. - С. 58-69.

Тези лекцій.


База даних захищена авторським правом ©mediku.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка