Фізіологія як наука. Основні принципи регуляції фізіологічних функцій організму




Скачати 132.14 Kb.
Дата конвертації15.04.2016
Розмір132.14 Kb.
Інструкція до практичного заняття №1

Тема: Фізіологія як наука. Основні принципи регуляції фізіологічних функцій організму.

Актуальність теми: Заняття є вступним не лише до розділу "Загальна фізіологія збудливих структур", а й до всього курсу фізіології. Фізіологія характеризується специфічністю не тільки об'єкта й мети дослідження, але й його методів. Тому, приступаючи до вивчення курсу фізіології, уже на першому практичному занятті студенти вивчають основні поняття фізіології і методи фізіологічних досліджень безпосередньо під час проведення досліджень з тією апаратурою, яка використовується в них.

Навчальні цілі: оволодіти навичкою виготовлення препарату спінальної жаби; досліджувати рефлекси на препараті спінальної жаби; визначати етапи проведення експерименту;

Вміти: - пояснювати фізіологічні основи методів дослідження функцій організму в експерименті на ізольованих органах та при дослідженні функцій у людини при різних фізіологічних станах.

- трактувати поняття "фізіологічна система " організму та роль механізмів-регуляції в досягненні пристосувальної реакції.

- аналізувати результати досліджень і робити висновки.
Експеримент - це метод дослідження функцій організму та його структур з втручанням в їх діяльність.

Експерименти поділяють на гострі та хронічні.

Гострі експерименти передбачають дослідження функцій на ізольованих клітинах, органах, тканинах, а також у цілісному організмі тварин, які знаходяться під наркозом.

Хронічні експерименти були введені у фізіологію російським вченим академіком І. ГТ. Павловим, який запропонував і розробив методики проведення на тваринах оперативних втручань, що дозволяють досліджувати функції в умовах, наближених до фізіологічних.

Моделювання - це метод дослідження функцій за допомогою програм, що описують діяльність систем організму або пристроїв, які імітують діяльність системи, бо мають однакові вхідні та вихідні показники.

При вивченні фізіології студенти також застосовують дослідження функцій здорової людини - вимірювання артеріального тиску, реєстрація функціональних показників (електрокардіографія, фонокардіографія, енцефалографія та інші). Методи дослідження, які застосовуються в клінічній практиці, не повинні зашкодити людині.

Дослідження функцій здійснюється під час основних фізіологічних станів організму до яких належать: а) спокій, б) діяльність, в) відпочинок.

Діяльність організму при будь-яких умовах має пристосувальний характер, який забезпечують його функціональні системи. За визначенням академіка П. К. Анохіна, функціональна система

організму - це сукупність його структур, які взаємодіють між собою, щоб забезпечити кінцевий пристосувальний результат організму.

Прилади, які застосовуються у фізіологічних дослідженнях

Апаратуру, яку використовують у фізіологічних дослідженнях, можна поділити на 2 основні групи:

1) прилади для подразнення біологічних структур;

2) прилади для реєстрації фізіологічних процесів, що відображають різні функції.

До першої групи приладів належать стимулятори (найпоширеніші серед них - електростимулятори) і подразні електроди (засоби, за допомогою яких стимул передається на об'єкт, що подразнюється).

Другу групу приладів складають реєстратори, відвідні електроди, датчики (перетворювачі неелектричних процесів на електричні) і підсилювачі.



Загальна характеристика електричного подразнення біологічних об'єктів. Електростимулятори і подразні електроди

У фізіологічних дослідженнях для стимуляції біологічних об'єктів найчастіше використовують електричний подразник, який має явні переваги порівняно з подразниками іншої енергетичної природи.

Електричний подразник є адекватним для збудливих клітин. Він пошкоджує їх лише у разі дуже великої своєї сили, яка набагато перевершує силу, достатню для їх збудження. Це дозволяє під час електричного подразнення біологічних об'єктів у ашрокому діапазоні змінювати силу подразника, не боячись спричинити травму.

За допомогою електростимуляторів легко змінювати частоту повторення подразних електричних імпульсів (імпульсів струму або напруги), тривалість серії цих імпульсів, а також всі параметри окремого імпульсу (полярність імпульсу, його амплітуду, тривалість і швидкість наростання), які визначають ефективність його дії на збудливі структури організму.

У фізіологічних дослідах, щоб оцінити силу електричного подразнення "за струмом", використовують генератори струму. Вони мають дуже великий внутрішній опір (порівняно з тканинами). Таким чином, зміна опору тканин протягом експерименту не впливає на силу подразного струму. Для оцінки сили електричного подразнення "за напругою" використовують генератори напруги, у яких досить малий внутрішній опір.

У більшості експериментальних досліджень, описаних в даному посібнику, передбачається використовувати електростимулятор ІЕС-ІМ (рис. 1.1.) або його аналоги. Він видає ритмічну серію прямокутних електричних імпульсів, тривалість яких є постійною. Амплітуду імпульсів можна регулювати в трьох діапазонах (0-0,15 В; 0-1,5 В; 0-15 В), а частоту - в діапазоні 1-400 А/с. Подразними електродами можуть служити дротики або пластинки, виготовлені з металу, що не окислюється (ніхром, нержавіюча сталь, срібло та ін.).

Під час дії на біологічні об'єкти постійного струму металеві електроди швидко поляризуються, що спотворює ефект подразнення. Тому під час роботи з постійним струмом користуються електродами, які не поляризуються. Вони виготовлені з металу, який попередньо занурювався у насичений розчин його ж солі.

Електроди, які поміщають на поверхні подразнюваних нервів і м'язів або шкіри, зазвичай мають плоску або сферичну форму. Занурювані електроди, які вводять у середину нервів і м'язів, мають вигляд голки. Мікроелектроди для внутрішньоклітинного подразнення нервових і м'язових волокон являють собою скляний капіляр діаметром 2-3 мм, один кінець якого при нагріванні витягують так, щоб його діаметр був не більше мікрона. Порожнину капіляра заповнюють концентрованим З М розчином калію хлориду, в який занурюють хлоровану срібну дротину.

Важливою характеристикою електродів різного призначення і типу є їх розмір (площа робочої поверхні). Що більша площа подразного електрода, то меншою буде густина силових ліній, тобто напруга електричного поля у ділянці біологічного об'єкта на якій розташовано електрод, і слабкішою -стимулююча дія на об'єкт, що подразнюється. На цій закономірності ґрунтується метод уніполярного (однополюсного) подразнення.

При біполярному способі подразнення біологічних об'єктів обидва електроди мають робочі поверхні з однаковою площею. При уніполярному способі подразнення один електрод має невелику, а другий - у багато разів більшу площу робочої поверхні.

Внутрішньоклітинне подразнення нервових і м'язових волокон здійснюють уніполярним способом, а позаклітинне може бути як уніполярним, так і біполярним.

Прилади для реєстрації проявів функцій

Реєстраторами називають прилади, які дозволяють графічно або візуально реєструвати процеси, у вигляді яких проявляються фізіологічні функції. Розрізняють два основні види реєстраторів: електрореєстратори (осцилографи, гальванометри) і механореєстратори. Реєстрації передує ряд проміжних операцій, виконуваних певними приладами, які входять до складу реєструючої системи. При реєстрації електричних проявлень фізіологічних функцій до складу реєструючої системи, крім електростимулятора, як правило, входять відвідні (реєструючі) електроди і підсилювач. Електрична напруга, генерована досліджуваною біологічною структурою, відводиться за допомогою електродів, подається на підсилювач і лише потім реєструється.

Відвідні електроди за своєю конструкцією, розмірами, формою не відрізняються від подразних і можуть бути різноманітними (поверхневими і занурюваними, макроелектродами - для позаклітинного і мікроелектродами - для внутрішньоклітинного відведення потенціалів тощо). Ті ж самі електроди можна використовувати і як подразні, і як відвідні.

Електрореєстратори широко використовують у фізіологічних дослідженнях для реєстрації не тільки електричних, але й інших процесів (механічних, теплових, звукових тощо).

У багатьох дослідженнях з фізіології збудливих структур доводиться реєструвати м'язові скорочення. Залежно від об'єкта дослідження і потрібної точності результатів спосіб реєстрації (пряма механічна реєстрація скорочень або реєстрація за допомогою датчика), а також конструктивні особливості реєструючих приладів можуть бути різноманітними.

У фізіологічних дослідженнях найпростішим об'єктом для вивчення властивостей збудливих структур є ізольований нервово-м'язовий препарат жаби "сідничний нерв - камбаловидний м'яз". Цей препарат протягом тривалого часу зберігає свої властивості, не потребуючи спеціальних прийомів, крім засобів, що запобігають його висиханню.

У практикумі для механічної реєстрації скорочень м'язів ізольованого нервово-м'язового препарату жаби зазвичай користуються простою установкою, яка включає вологу камеру, міограф та кімограф.

Волога камера складається з ебонітової пластинки, прикритої прозорим плексигласовим або скляним ковпаком. На пластинці розташовані стойки із затискачами для закріплення ізольованого нервово-м'язового препарату і подразних електродів, а також клеми, які дозволяють за допомогою проводів під'єднати подразні електроди до електростимулятора. У пластинці є отвір для нитки, яка одним кінцем за допомогою невеликого гачка кріпиться до сухожилля м'яза, а другим приєднується до записуючого важеля. Під ковпак камери кладуть фільтрувальний папір, змочений водою, що дозволяє підтримувати у камері певну вологість. Волога камера закріплюється в штативі, і під нею на цьому ж штативі фіксується міограф. Міографами називають прилади, за допомогою яких проводиться запис м'язових скорочень. Конструкція міографів може бути різноманітною. Робочою частиною міографа будь-якої конструкції є двоплечовий важельок (власне міограф). До довгого плеча важелька прикріплюється записувач (насадка). У цьому плечі важелька є отвори для закріплення нитки, яка йде від м'яза, що зафіксований у вологій камері. Коли м'яз скорочується, довге плече важелька піднімається і записувач креслить лінію на паперовій стрічці, до якої він доторкується. Паперову стрічку закріплюють на барабані.

Кімографи - це прилади, які дозволять записувати коливальні рухи важелька міографа. Кімограф складається з барабана, вісь якого рухомо закріплена на металевій станині, і коробки з годинниковим механізмом, який приводить барабан в обертання. Годинниковий механізм заводиться спеціальним ключем, а запускається в дію шляхом переміщення стопорного важелька, розташованого у верхній частині його бічної поверхні. В торці годинникового механізму міститься регулятор швидкості обертання (вітряк). Сучаснішим типом кімографів є електрокімографи, барабан яких приводиться у рух електромотором.
Робота 1. Приготування ізольованого нервово-м'язового препарату жаби (відеоперегляд препарування)

Мета роботи: освоїти методику приготування ізольованого нервово-м'язового препарату жаби "сідничний нерв - камбаловидний м'яз".

Для роботи потрібні: препарувальний набір інструментів, препарувальна дощечка, розчин Рінгера, піпетка, жаба.

Хід роботи. Жабу беруть у ліву руку так, щоб передні кінцівки її були притиснуті до тулуба, а задні - випростані. Гостру браншу ножиць вводять у ротову порожнину і відрізають жабі голову, роблячи надріз на рівні кутів ротової порожнини та залишаючи нижню щелепу (декапітація). Препарат називається спінальним. У спинномозковий канал вводять зонд до упору і, повертаючи його, руйнують спинний мозок. У момент руйнування підвищується тонус м'язів-розгиначів. Якщо процедура виконана правильно, через деякий час цей тонус зникає.

Треба пам'ятати, що у момент руйнування спинного мозку може спостерігатись випорожнення клоаки жаби, тому її слід тримати вертикально над мискою.

Після руйнування спинного мозку тонус м'язів зникає і, якщо підняти жабу за задні кінцівки, черевце її відвисне, а на дорсальній частині тулуба з'являться два вигини (у ділянках тазостегнового суглоба та куприка). Перерізають хребетний стовп лише від куприково-поперекового зчленування приблизно посередині. Підрізують шкіру і м'язи черевця справа і зліва вздовж тазових кісток. Потім обережно, щоб не пошкодити рухові нерви, підрізують очеревину і судини, на яких утримується частина органів черевної порожнини. Видаляють верхню частину тулуба з внутрішніми органами. Залишаються дві задні лапки, тазові кістки і частина хребетного стовпа.

Після операції треба вимити руки й інструменти, оскільки на шкірі жаби відкриваються протоки залоз, які виділяють їдкий слиз. Слиз, потрапивши на м'язи і нерви, зумовлює місцеві зміни збудливості, що позначається на результатах дослідження.

Лівою рукою беруть препарат за частину хребта, що залишилась, а правою за допомогою марлі захоплюють шкіру і ривком знімають її. При цьому жабу треба тримати далі від обличчя, щоб краплі слизу зі шкіри не потрапили в очі.

Щоб видалити куприкову кістку, тушку перегинають і, ввівши ножиці під куприк паралельно до нього, зрізують його. Кладуть тушку вентральним боком догори на препарувальну дощечку і, підтримуючи пінцетом за хребет, розділяють її на дві половини. Після цього приступають до виділення сідничного нерва. Тримаючи пінцетом залишки хребта, припіднімають його і відрізають суміжні тканини, звільняючи нерв. Під час препарування не можна натягувати сідничний нерв і брати його пінцетом.

Повертають тушку дорсальним боком і розсувають двоголовий напівперепончастий м'яз стегна. Між ними видно стовбур сідничного нерва. М'язи підрізують біля тазу і відводять убік. Припіднімають сідничний нерв за залишки хребта і підрізують бокові гілочки. Нерв виділяють до колінного суглоба. Після цього нерв розміщують на гомілці препарату і ножицями вилущують головку стегнової кістки із кульшового суглоба, а м'язи стегна видаляють.

Приготовлений препарат має назву "реоскопічна лапка". Він може бути використаний у деяких фізіологічних дослідженнях. Для приготування з нього препарату "сідничний нерв - камбаловидний м'яз" треба перерізати п'яткове (ахіллове) сухожилля в дистальній його ділянці і видалити частину гомілки, що залишилася.

Приготовлений препарат рясно змочують розчином Рінгера.
Робота 2. Реєстрація скорочень м'яза ізольованого нервово-м'язового препарату жаби

Мета роботи: оволодіти методикою подразнення і реєстрації скорочень м'яза ізольованого нервово-м'язового препарату жаби.

Для роботи потрібні: препарувальний набір, препарувальна Дощечка, розчин Рінгера, піпетка, жаба, волога камера, міограф, тягар масою 15-20 г, кімограф, електростимулятор ІЕС-ІМ.

Хід роботи. Приготувати ізольований нервово-м'язовий препарат жаби "сідничний нерв - камбаловидний м'яз". Розмістити його у вологій камері, закріпивши стегнову кістку. Приєднати м'яз до міографа за допомогою нитки й гачка, яким попередньо проколюють п'яткове сухожилля. З'єднуючи м'яз із міографом, треба стежити, щоб нитка займала вертикальне положення, а важельок міографа був установлений горизонтально.

До довгого плеча важелька міографа недалеко від осі обертання підвісити тягар, який під час реєстрації м'язового скорочення повинен сприяти поверненню важелька міографа у горизонтальне положення. Нерв препарату розмістити на електродах для непрямого подразнення м'яза, які закріплені на одному із стояків вологої камери. Електроди для прямого подразнення м'яза приєднати до м'яза препарату.

Покласти у вологу камеру кілька папірців фільтрувального паперу, змочених водою, і закрити її ковпаком.

Заправити записувач міографа чорнилом і наблизити його до поверхні барабана кімографа. Перевірити, щоб при підйомі міографа його записувач не відхилявся від поверхні барабана, або, навпаки, не дуже притискувався до неї.

Приєднати проводи від електродів для непрямого подразнення м'яза до клем електростимулятора. Увімкнути електростимулятор і одночасно запустити барабан кімографа.

При частоті подразнення 1 імп/с поступово збільшувати напругу, яка подається на нерв, починаючи від нульового значення. Знайти мінімальну напругу, при який починає скорочуватись м'яз. Продовжуючи збільшувати напругу, записати м'язові скорочення.



Рекомендації щодо оформлення результатів роботи: у протокол вклеїти стрічку, на якій записані скорочення м'яза при різній силі його подразнення і різній швидкості обертання кімографа.

У висновках зазначити функції нерва і м'яза, які виникли у відповідь на подразнення (пряме й непряме) електричним струмом.
Завдання для самостійної праці і самоконтролю.

Дайте відповідь на запитання:

1) Як на значення різниці потенціалів, що реєструються двома електродами, розташованими на нервовому волокні, впливатиме шар міжклітинної рідини, який покриває волокно, і чому?

2) У експерименті для дослідження подразнення нервового волокна використовують генератор струму. Чи зміниться сила струму, який подається на волокно, якщо в процесі експерименту зменшити його опір?

3) Для дослідження подразнення нервового волокна використовують генератор напруги. Під час експерименту довелось змінювати подразні електроди на такі, які мають більший опір. Чи зміняться напруга, створювана генератором у зовнішньому колі, і сила електричного подразнення досліджуваного волокна?

4) Як на силу електричного подразнення досліджуваного нерва впливатиме шар міжклітинної рідини, що покриває цей нерв, і чому?
Список літератури

Нормальна фізіологія / За ред. В. І. Філімонова. - К.:Медицина, 2011. - С. 7-16.



Фізіологія людини. Вільям Ф. Ганонг. Переклад з англ. - Львів: БаК, 2002. - С. 1-44.

Тези лекцій.


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

    Головна сторінка