Практикум по физиологии. Практикум Под редакцией К. В. Судакова
 Скачать 2.13 Mb.
|
|
Оформление протокола 1. Результаты становой динамометрии нескольких испытуемых вне- сти в таблицу 2. 2. Сравнить результаты измерений со средними результатами в груп- пе испытуемых и сделать вывод о функциональном состоянии и функциональных возможностях мышц-разгибателей спины у разных испытуемых. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 23 28.01.2016 15:36:03 24 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ 3. На основе теоретических знаний перечислить факторы, опреде- ляющие мышечную силу и мышечную выносливость. Таблица 2 Работы мышцы при ее сокращении с различным грузом Испытуемый Максимальная сила мышц-разгибателей, кг Время удержания заданной нагрузки, с 1 2 … Контрольные вопросы 1. Характеристика видов мышечного сокращения. Механизм слит- ного сокращения. Условия возникновения оптимума и пессиму- ма. Связь между оптимумом и лабильностью. 2. Механизм мышечного сокращения. 3. Закон средних нагрузок. 4. Сравнительная характеристика миографии и электромиогра- фии. 5. Функциональные особенности гладких мышц по сравнению со свойствами скелетных мышц. Значение этих особенностей в мио- генной регуляции моторных функций внутренних органов. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 24 28.01.2016 15:36:03 25 Теоретические вопросы 1. Проведение возбуждения по нервным волокнам. Законы прове- дения возбуждения. Опыт Гассера—Эрлангера. 2. Механизм синаптической передачи возбуждения. Функциональ- ные свойства синапсов. 3. Экспериментальные методы исследования проведения возбуж- дения. 4. Методы оценки функционального состояния нервно-мышечной системы человека. Электромиография. Практические работы Работа 3.1. Сравнение лабильности синапса и мышцы В синапсе различают пресинаптическое окончание аксона, пре- синаптическую мембрану, синаптическую щель и постсинаптичес- кую мембрану. Часть медиатора синтезируется в теле нервной клет- ки и затем с помощью аксонного транспорта со скоростью около 40 см/сут попадает в пресинаптическое окончание. Другая часть медиатора синтезируется непосредственно в пресинаптическом окончании. Порции медиатора окружаются мембранами и в виде везикул хранятся в пресинаптическом окончании. При проведении возбуждения ионы Са ++ входят в пресинаптическое окончание и присоединяются к везикулам, обеспечивая их перемещение к преси- наптической мембране и слияние с ней. Медиатор выходит в синап- тическую щель, где с помощью диффузии пассивно передвигается к постсинаптической мембране. Медиатор действует на постсинаптические рецепторы, образо- ванные белково-липидными молекулами, что приводит к открытию пор для ионов Nа и деполяризации постсинаптической мембраны. Занятие 3. Функции нервов и синапсов Sudakov-Practicum-17_2016.indd 25 28.01.2016 15:36:03 26 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ При этом на мембране возникает возбуждающий постсинаптиче- ский потенциал (ВПСП), который за счет местных токов вызывает потенциал действия в соседних участках поверхностной мембраны клетки и далее проводится по ней (рис. 1). Подействовавший на постсинаптическую мембрану медиатор разрушается ферментами. Продукты его распада всасываются в кровь или закачиваются в пресинаптическое окончание, где про- исходит синтез новых порций медиатора. Ацетилхолин расщепляет- ся холинэстеразой, а норадреналин расщепляется последовательно действующими ферментами катехоламин-оксиметил-трансфераза (КОМТ) и моноаминоксидаза (МАО). В тормозных синапсах в качестве медиатора выступает гамма- аминомасляная кислота (ГАМК) или глицин, которые увеличива- ют проницаемость постсинаптической мембраны для ионов К и С1 . Ионы К выходят, а ионы С1 входят в клетку, в результате чего возникает гиперполяризация мембраны, и на ней формиру- ется тормозной постсинапти- ческий потенциал (ТПСП) (рис. 1). Порог раздражения увеличивается, возбудимость падает, и возбуждение не про- водится, что и характеризует состояние торможения в ней- рональных синапсах. Синапсы имеют определен- ные функциональные свой- ства. Свойство 1. В синапсах осуществляется односторон- нее проведение возбуждения от пре- к постсинаптической мембране. Свойство 2. За счет диф- фузии медиатора в синапти- ческой щели происходит си- наптическая задержка прове- дения возбуждения. Рис. 1. Постсинаптические потен- циалы: ПД — потенциал действия; ВПСП — возбуждающий постсинап- тический потенциал; ТПСП — тор- мозной постсинаптический потен- циал; АХ — ацетилхолин; ГАМК — гамма-аминомасляная кислота Sudakov-Practicum-17_2016.indd 26 28.01.2016 15:36:03 27 Занятие 3. Функции нервов и синапсов Свойство 3. Наличие постсинаптических рецепторов обуслов- ливает высокую чувствительность синапсов к химическим вещес- твам. Свойство 4. Постсинаптические потенциалы в синапсе не подчи- няются закону “Все или ничего” и способны к суммации. Амплиту- да постсинаптических потенциалов зависит от количества действу- ющего на постсинаптическую мембрану медиатора. Свойство 5. Синапсы имеют низкую лабильность по сравнению с лабильностью нервов и мышц. Лабильность или функциональная подвижность характеризуется быстротой появления и исчезновения возбуждения и количественно отражает минимальную длительность процесса возбуждения. Мерой лабильности является максимальная частота раздражения, которую возбудимая ткань воспроизводит без трансформации ритма. Количественно мера лабильности является обратной величиной от длительности возбуждения или точнее от длительности рефрактерного периода (табл. 1). Свойство 6. Синапсы обладают повышенной утомляемостью по сравнению с утомляемостью нервов и мышц при их длительном ритмическом раздражении. Утомляемость связана с истощением запасов медиатора в синапсах. Таблица 1 Величины лабильности нерва, мышцы и синапса Возбудимое образование Время абсолютного рефрактерного периода, мс Мера лабильнос- ти, имп/с Нерв миелиновый 1 1000 Нерв безмиелиновый 2 500 Мышца поперечно-полосатая 5 200 Синапс нервно-мышечный 10 100 Цель работы. Сравнить меру лабильности возбудимых образова- ний нервно-мышечного препарата. Оснащение: кимограф, универсальный штатив с вертикальным миографом, пластина с раздражающими электродами для нерва, электрический стимулятор, двухполюсный ключ, чернила, бумага, физиологический раствор для холоднокровных животных. Экспе- римент выполняют на лягушке. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 27 28.01.2016 15:36:03 28 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ Содержание работы Приготовленный нервно-мышечный препарат укрепляют на мио графе. Определяют надпороговое значение раздражающего тока. Устанавливают ключ в положение “Нерв”. Включают стимулятор и, постепенно увеличивая частоту раздражения (1, 5, 10, 20 Гц и т. д.), отмечают, при каких частотах наступают максимальный подъем ам- плитуды (оптимум) и расслабление мышцы (пессимум). Выключают стимулятор, ручку регулировки частоты возвращают в исходное по- ложение. Переводят ключ в положение “Мышца”, снова включают стимулятор и повторяют опыт. Фиксируют частоты, при которых наступают оптимум и пессимум. Сопоставляют полученную мио- грамму с эталоном (рис. 2). Рис. 2. Миограмма икроножной мышцы лягушки при увеличении частоты раздражения в ходе не- прямого (А) и прямого (Б) раз- дражения Оформление протокола 1. Записать ход опыта, вклеить миограмму и сделать на ней обозна- чения. Указать оптимум и пессимум частоты при непрямом и прямом раздражении мышцы. 2. В выводе указать структуру нервно-мышечного препарата, обла- дающую наименьшей лабильностью, объяснить причину насту- пления оптимума и пессимума при меньшей частоте раздраже- ния в условиях непрямого раздражения мышцы. 3. На основе теоретических знаний объясняют причины низкой или высокой лабильности различных возбудимых образований. Работа 3.2. Развитие утомления в нервно- мышечном препарате Цель работы. Сравнить утомляемость возбудимых образований нервно-мышечного препарата. Оснащение: кимограф, универсальный штатив с вертикальным миографом, пластина с раздражающими электродами для нерва, Sudakov-Practicum-17_2016.indd 28 28.01.2016 15:36:03 29 Занятие 3. Функции нервов и синапсов электрический стимулятор, двухполюсный ключ, чернила, бумага, физиологический раствор для холоднокровных животных. Экспе- римент выполняют на лягушке. Содержание работы Приготовленный нервно-мышечный препарат укрепляют на миографе. Подбирают надпороговую величину тока, вызывающую сокращение мышцы как при прямом, так и непрямом ее раздраже- нии. Ключ устанавливают в положение “Нерв” (непрямое раздра- жение мышцы) и при медленном вращении барабана кимографа включают ритмичное раздражение частотой 1 Гц. Записывают со- кращения мышцы до полного их исчезновения. Отмечают время развития утомления при непрямом раздражении мышцы. Затем переводят ключ в положение “Мышца” (прямое раздражение). Обращают внимание на амплитуду первого после переключения сокращения мышцы. Продолжают регистрацию сокращений при ритмичном раздражении до полного утомления мышцы. Отмеча- ют время его развития. Сопоставляют полученную миограмму с эталоном (рис. 3). Рис. 3. Миограмма икроножной мышцы лягушки при длительном рит- мическом раздражении: 1 — миограмма при непрямом раздражении мышцы; 2 — миограмма при прямом раздражении мышцы Оформление протокола 1. Записать ход опыта, вклеить миограмму и сделать на ней обозна- чения, записать время утомления нервно-мышечного препарата при прямом и непрямом раздражении мышцы. 2. В выводе объяснить, почему утомление нервно-мышечного пре- парата при непрямом раздражении мышцы развивается быстрее, чем при прямом. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 29 28.01.2016 15:36:03 30 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ Работа 3.3. Электромиография Электромиограмма (ЭМГ) — графическая запись разности по- тенциалов на поверхности тела человека в области сокращающей- ся мышцы, отражающая напряженность электромагнитного поля вокруг мышцы при проведении возбуждения в мышечных волок- нах. Считается, что ЭМГ отражает “суммарную электрическую ак- тивность” мышцы. С помощью электромиографии оценивают не только состояние скелетных мышц, но и управляющих ими нервов и нервных центров. Электромиография — один из современных инструментальных методов исследования нервно-мышечной системы человека. Метод широко применяется в неврологии и ортопедии, в спортивной ме- дицине и научно-исследовательских медицинских лабораториях. Исследование 1. Изучение зависимости амплитуды ЭМГ от силы сокращения мышц Цель исследования. Научиться оценивать функциональное состо- яние скелетных мышц человека по изменению их суммарной био- электрической активности. Оснащение: электромиограф. Исследование проводят на чело- веке. Содержание работы Электромиографические электроды укрепляют на внутренней стороне предплечья обследуемого студента. ЭМГ регистрируют на полиграфе, при сжатии динамометра с силой 10 и затем 20 кг в те- чение 15 с (рис. 4). Рис. 4. Электромиограмма мышц предплечья при сжатии кисти с си- лой 10 и 20 кг Sudakov-Practicum-17_2016.indd 30 28.01.2016 15:36:03 31 Занятие 3. Функции нервов и синапсов Оформление протокола 1. Полученные кривые вклеить в тетрадь. К графикам сделать соот- ветствующие подписи, отметить силу сжатия динамометра. 2. Сделать вывод о зависимости амплитуды ЭМГ от силы сокраще- ния мышцы. 3. Объяснить, в чем заключается отличие между миографией и элект- ромиографией? Исследование 2. Исследование функционального состояния нервно- мышечной системы человека с помощью электромиографии Цель исследования. Научиться оценивать функциональное состо- яние нервно-мышечной системы человека по изменению биоэлект- рической активности мышц. Оснащение: электромиограф. Исследование проводят на чело- веке. Содержание работы Электромиографические электроды накладывают обследуемому студенту на предплечья с расстоянием 8 см между ними. Перед на- чалом регистрации ЭМГ записывают калибровочный сигнал. Затем обследуемый сжимает кисть в кулак с максимальным усилием в те- чение 15 с. Процедуру повторяют несколько раз. Оформление протокола 1. Наиболее типичную ЭМГ и калибровочный сигнал вклеить в тет- радь. 2. На ЭМГ определить частоту и амплитуду потенциалов. 3. Полученные параметры сопоставить с параметрами ЭМГ в норме и при различных видах патологии нервно-мышечной системы человека (табл. 2). 4. Сделать вывод о норме или возможной патологии в состоянии нервно-мышечной системы испытуемого. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 31 28.01.2016 15:36:04 32 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ Таблица 2 Параметры ЭМГ при различных функциональных состояниях нервно-мышечной системы человека Частота ЭМГ, Гц Амплитуда ЭМГ Форма ЭМГ Функциональное со- стояние 50–100 Большие хаотич- ные изменения каждого последу- ющего колебания от маленьких до больших Веретено Норма 50–100 Отсутствие волн с большой ампли- тудой Веретено Миопатия, цент- ральные пирамидные парезы, радикулонев- риты 50–100 Амплитуда волн изменяется не- значительно Веретено Патология корешков спинного мозга Меньше 10 Любая Веретено Поражение сомати- ческих нервов и мо- тонейронов спинного мозга 10–50 Любая Веретено Начало заболеваний нервов и мотонейро- нов спинного мозга 4–10 Синхронизиро- ванная Периодические залпы на фоне веретена Заболевания экстра- пирамидной системы 0 Отсутствует Прямая линия, “биоэлектричес- кое молчание” Гибель всех или части мотонейронов спин- ного мозга Любая Любая Резкое начало с высокой ампли- тудой Нарушения пирамид- ной системы Контрольные вопросы 1. Характеристика проводимости. Механизмы проведения возбуж- дения вдоль нервных волокон. Законы проведения возбуждения в нервах. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 32 28.01.2016 15:36:04 33 Занятие 3. Функции нервов и синапсов 2. Классификация нервных волокон. Методика регистрации потен- циалов действия в нервах и нервных волокнах. 3. Характеристика различных способов проведения возбуждения между возбудимыми клетками. Классификации синапсов. Функ- циональные свойства синапсов. 4. Характеристика лабильности и меры лабильности. Сравнитель- ная характеристика меры лабильности нервов, мышц и синап- сов. 5. Характеристика нейромедиаторов и нейромодуляторов. Осо- бенности проведения возбуждения в нервно-мышечных, ней- ро-органных и центральных синапсах. Особенности проведения возбуждения в возбуждающих и тормозных синапсах. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 33 28.01.2016 15:36:04 34 Теоретические вопросы 1. Жидкие среды организма. Интерстициальная жидкость, лимфа, кровь, тканевая жидкость. Их состав и функции в организме. 2. Основные функции крови. 3. Физико-химические характеристики крови: рН, давление осмо- тическое, давление онкотическое, вязкость, объем и температура крови. Функциональное значение гомеостатических парамет- ров. 4. Буферные системы крови. 5. Состав и функции плазмы крови. Белки плазмы и их функции. Физиологическое значение онкотического давления для транс- капиллярного обмена. 6. Форменные элементы крови: эритроциты, лейкоциты, тромбо- циты. Их основные функции. Понятие гематокрита, факторы, влияющие на его величину. 7. Эритроциты. Количество, функции, физиологические свойства. Виды гемолиза эритроцитов, его последствия для организма. Эритропоэз, регуляция эритропоэза. 8. Гемоглобин крови: его состав и функции. Виды гемоглобина и его химические соединения. Их значения для организма. 9. Клинически важные показатели крови, определяемые лабора- торными методами: скорость оседания эритроцитов, гематокрит, цветовой показатель, содержание гемоглобина, количество фор- менных элементов. 10. Лейкоциты, количество, функция, понятие лейкоцитоза и лей- копении. Лейкоцитарная формула. Регуляция лейкопоэза. 11. Саморегуляторные механизмы поддержания клинически важ- ных показателей крови — объема циркулирующей крови и рН. Занятие 4. Основные функции крови Sudakov-Practicum-17_2016.indd 34 28.01.2016 15:36:04 35 Практические работы Работа 4.1. Определение количества эритроцитов в крови Нормальное среднее содержание эритроцитов в 1 л крови у муж- чин 4,0–5,0 × 10 12 /л и у женщин — 3,7–4,7 × 10 12 /л. Общее количе- ство эритроцитов, циркулирующих в организме взрослого челове- ка, — 25 × 10 12 –30 × 10 12 Уменьшение количества эритроцитов наблюдается при кровоте- чениях, гемолитических, железо- и B 12 -дефицитной анемиях, лейко- зах, метастазах злокачественных новообразований, гипо- и аплас- тических процессах, сопровождающихся пониженной эритроблас- тической функцией костного мозга, и др. Увеличение количества эритроцитов выявляют при эритремии и эритроцитозах. Цель работы. Научиться определять количество эритроцитов в крови и оценивать это количество по сравнению с нормой. Оснащение: микроскоп, смеситель для эритроцитов, счетная ка- мера, покровное стекло, спирт, эфир, йод, вата, фильтровальная бумага, 3% раствор хлористого натрия. Исследование проводится на донорской крови. Содержание работы Смеситель (рис. 1) должен быть чистым и сухим. В кровь пог- рузите конец смесителя с резиновой трубкой и грушей и наберите кровь до отметки “0,5” или “1”. Кончик капилляра до окончания набора крови нельзя вынимать из капли. Набирают кровь строго до метки, а если крови набрали больше, выпускают лишнюю порцию крови на вату или фильтровальную бумагу. Сразу же по окончании набора крови опускают конец смесителя в разбавляющую жидкость (3% раствор NaCl) и набирают ее до метки “101”. При взятии крови до метки “0,5”, а разбавляющего раствора до метки “101” кровь разводится в 200 раз. Если кровь набрана до мет- ки “1”, а разводящий раствор до метки “101”, происходит разведе- ние в 100 раз. Смеситель переводят в горизонтальное положение, снимают ре- зиновую трубку, закрывают капилляр с обеих сторон большим и указательным пальцами одной руки и тщательно перемешивают кровь с жидкостью, встряхивая смеситель. Занятие 4. Основные функции крови Sudakov-Practicum-17_2016.indd 35 28.01.2016 15:36:04 36 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ Затем переходят к работе со счетной камерой Горяева. Камера Го- ряева изготовлена из стекла и имеет две одинаковые начерченные на стекле сетки, разграниченные глубокой поперечной канавкой. Сбоку от сеток находятся стеклянные прямоугольные пластинки, к которым притирают специальные шлифованные покровные стекла. Сетка камеры Горяева состоит из 225 больших квадратов (15 × 15) (рис. 2). Большие квадраты, расчерченные вертикально и горизон- тально на 16 маленьких квадратов, чередуются с квадратами, разде- ленными только вертикальными или горизонтальными линиями, и квадратами чистыми, без линий. Глубина камеры равна 1/10 мм, сторона маленького квадрата 1/20 мм. Таким образом, объем ма- ленького квадрата равен 1/4000 мм. Камера Горяева и покровное стекло должны быть чистыми и су- хими. Покровное стекло притирают к камере так, чтобы появились радужные кольца. Только при этих условиях соблюдается правиль- ный объем камеры. Каплю разведенной крови вносят из смесителя на край притертого покровно- го стекла. Капля заходит под покровное стекло с помощью сил поверхностного натяже- ния. После заполнения каме- ры ее оставляют на 1–2 мин в покое для оседания формен- ных элементов. Затем присту- пают к подсчету эритроцитов при малом увеличении мик- роскопа в затемненном поле зрения. При этом диафрагма микроскопа прикрыта и кон- денсор микроскопа несколько опущен. Эритроциты считают в пяти больших квадратах, которые включают 80 маленьких ква- дратов (5 × 16). Для подсчета выбирают большие квадраты, расположенные по диагонали, поскольку распределение кле- |