АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Раздел II. ФИЗИОЛОГИЯ ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ

Цель. Привить исходные навыки экспериментальной работы с биологическими объектами, сформировать представление о свойствах возбудимых тканей, закономерностях и механизмах их реагирования на различные по природе и адекватности раздражители, а также формах выражения возбуждения и торможения.

Работа 1. Приготовление нервно-мышечного препарата лягушки.

Задача. Освоить процедуру и зафиксировать основные этапы препарирования нервно – мышечного препарата.

Почти все работы по настоящему разделу выполняются студентами самостоятельно на ставшем классическим нервно – мышечном препарате лягушки, который состоит из икроножной мышцы, седалищного нерва, бедренной кости и фрагмента стопы протяженностью 0,8 – 1 см. Именно на нем были установлены такие важные физиологические закономерности как оптимум и пессимум силы и частоты, полярное действие постоянного тока, явление парабиоза и др.

Объект и материально – техническое обеспечение эксперимента. Лягушка, ножницы, анатомический пинцет, препаровальная игла, стеклянный крючок, чашка Петри с раствором Рингера, пипетка для периодического смачивания им препарата, нитки, электрофизиологическая установка, включающая электростимулятор, индукционную катушку, ключ для замыкания цепи индукционного тока, раздражающие подвесные металлические электроды, регистрирующая система (кимограф, миограф с рычажком Энгельмана и писчиком).

Порядок выполнения работы. Основные этапы приготовления нервно – мышечного препарата, обозначенные на рис.12, сводятся к следующему. 1. Необходимо обездвижить животное, разрушив его спинной и головной мозг одним из способов, рассмотренных ранее.

Рис. 12. Основные последовательные этапы приготовления нервно-мышечного препарата лягушки (пояснения в тексте).

2. Взяв лягушку в левую руку за бедра, перерезать хорошо контурирующий в этом положении позвоночник (рис. 12, а) на 1 – 1,5 см выше отхождения от него тазовых костей; рассечь по направлению к копчику вдоль позвоночника боковые стенки туловища и переднюю его часть удалить. 3. Снять кожу с оставшейся части туловища и задних лапок (рис. 12, б). 4. Удалить копчик (рис. 12, в), прижимая бранши ножниц ближе к кости, чтобы не повредить идущие рядом с обеих сторон седалищные нервы. 5. Разделить препарат точно по средней линии на две части (рис. 12,г), рассекая позвоночник, а затем и лонное сочленение. Оба фрагмента положить в чашку Петри и залить раствором Рингера. 6. Одна лапка остается в питательной жидкости, другая – подвергается дальнейшей препаровке. На внутренней поверхности бедра дистально отыскивается седалищный нерв, подходящий к икроножной мышце. Он выделяется с помощью анатомического пинцета или стеклянного крючка так, чтобы не повредить часть, идущую через тазобедренный сустав (рис. 12, д). 7. Освободить бедренную кость от мышц и остатка подвздошной кости, сохранив всю ее вместе с головкой (рис. 12, е). 8. На голени отделить браншью пинцета кости и мышцы от икроножной, отрезав их ножницами вместе в проксимальном и дистальном концах. Отделить стопу, оставив часть ее длиной 0,8 – 1 см. Надеть две петли из двойных ниток. Одну – на головку бедренной кости, другую – на сохранившийся участок стопы. Приготовленный таким образом препарат погружается в раствор Рингера на период, пока происходит подготовка к работе и регулировка раздражающей и регистрирующей компонент системы. Затем он закрепляется в штативе. Нерв должен находиться на стимулирующих электродах только в момент записи, и периодически с помощью пипетки орошаться питательной жидкостью во избежание подсыхания и гибели. Последняя, стекая, собирается в чашке Петри.

Оформление протокола. Зафиксируйте в тетради основные этапы приготовления нервно – мышечного препарата.

Контрольные вопросы. Каковы основные этапы приготовления нервно – мышечного препарата? Какие открытия в физиологии были сделаны при его использовании?

Работа 2. Действие различных раздражителей на нервно – мышечный препарат лягушки.

Задача. Выявить особенности и преимущества различных по природе раздражителей на возбудимые ткани.

В физиологии применяются разные (электрические, химические, механические, температурные и др.) раздражители. Из них преимущество отдается электрическим в силу легкой модификации по форме, длительности, величине и частоте. Они являются адекватными, поэтому повторное приложение тока не оказывает вредного действия на ткани.

Стимуляцию постоянным током можно осуществить не только от преобразователя в него переменного тока, индукционной катушки, но и гальванического пинцета, бранши которого выполнены из разных металлов – цинка и меди. При их соприкосновении с нервом создается замкнутая цепь, в которой биологическая ткань играет роль проводника второго порядка. Ток, возникающий между браншами (ЭДС), и служит источником активации нерва, а через него и мышцы. Зачастую гальванический пинцет позволяет проверить сохранность нервно – мышечного препарата.

Недостатками термических и механических воздействий служат их трудная дозируемость и способность оказывать повреждающее влияние на объект. Химические раздражители тоже трудно дозируемы. Кроме того их эффект медленно проявляется и снимается после промывания препарата. Последний может возбуждаться и при высыхании не снабжаемого питательной жидкостью нерва. При этом мышца начинает интенсивно титанически сокращаться, создавая препятствия в дальнейшей работе и ошибки в ней.

Объект и материально – техническое обеспечение эксперимента. Лягушка, набор инструментов для препаровки, источник постоянного тока, индукционная катушка, гальванический пинцет, электроды, спиртовка, нитки.

Порядок выполнения работы. Приготовьте нервно – мышечный препарат и поместите его в раствор Рингера. Соберите цепь для раздражения объекта одиночными индукционными ударами (рис.5). Дополнительно к клеммам вторичной катушки прикрепите провода и соедините их между собой через ключ, создав, таким образом, боковую цепь, параллельную цепи со стимулирующими электродами. Она дает возможность накоротко замыкать спираль вторичной обмотки. Разведите катушки на максимальное расстояние друг от друга для получения подпорогового раздражения. Зафиксируйте препарат как показано на рис.13, I.

Рис. 13. Установка для изучения зависимости величины сокращения в скелетной мышце от силы раздражения (I) и запись ее реакций (II) (пояснения в тексте).

1. Электрическое раздражение индукционным током. Определите пороги замыкательного и размыкательного эффектов. В первом случае необходимо первоначально последовательно замкнуть ключи первичной цепи и короткого замыкания вторичной обмотки, а затем в том же порядке разомкнуть их. Во втором случае инициально включается цепь короткого замыкания подвижной катушки, а потом первичной цепи. Ток, появляющийся во вторичной обмотке, пойдет через ключ боковой цепи, а не на препарат. Затем ключи размыкаются в той же последовательности. В момент разъединения первичной цепи наносится размыкательный стимул, который вызывает большую реакцию мышцы, чем замыкательный, и с меньшим латентным периодом.

2. Электрическое раздражение постоянным током. Оно осуществляется с помощью гальванического пинцета, накладываемого на седалищный нерв. Как и в предыдущем опыте появляется быстро наступающее и прекращающееся мышечное сокращение.

3. Механическое раздражение. Ударьте или слегка ущипните нерв вблизи позвоночника. Мышца ответит сокращением.

4. Тепловое раздражение. Прикоснитесь к нерву первоначально подогретой на спиртовке, а потом охлажденной препаровальной иглой. Сравните результаты, полученные в том и другом варианте.

5. Химическое раздражение. На нерв (подальше от мышцы) положите несколько кристалликов поваренной соли. Обратите внимание, сразу ли наступает мышечное сокращение и каков его характер? Смойте соль раствором Рингера. Заметьте, сразу ли исчезает ответная реакция после удаления раздражителя.

6. Раздражение вследствие подсыхания. Расположите седалищный нерв так, чтобы он свисал, и мог высыхать, а мышцу продолжайте периодически орошать рингеровским раствором. Спустя некоторое время по мере подсыхания нерва она начинает сокращаться в форме мелких подергиваний. Они прекращаются после смачивания нерва питательной жидкостью, устраняющего раздражающее действие высыхания нерва.

7. Нарушение проводимости нерва. На нерв между мышцей и стимулирующими электродами наложите лигатуру. Попытайтесь воспроизвести эффекты, ранее зафиксированные с различными раздражителями, прилагая их дистальные зоны расположения перевязки. Итоги эксперимента запишите.

Оформление протокола. Проанализируйте и обобщите данные наблюдений с различными раздражителями, подчеркните особенности их действия, преимущества и недостатки, а также значение целостности нерва для проведения возбуждения.

Контрольные вопросы. Перечислите известные вам раздражители. Каковы особенности влияния тех или иных раздражителей на возбудимые ткани? Какую информацию передают раздражители биологической системе?

Работа 3. Зависимость ответной реакции возбудимой ткани от силы наносимого раздражения (закон градиента силы).

Задача. На модели нервно – мышечного препарата убедиться в существовании взаимосвязи между силой раздражения и величиной ответной реакции на него.

Все живое наделено такими важнейшими свойствами как возбудимость и проводимость. Возбудимость – это способность любой биосистемы переходить от покойного к активному (деятельному) состоянию под влиянием внешних возмущающих воздействий. Она неодинакова в различных тканях и зависит от их исходного функционального состояния в каждый данный момент. Проводимость – способность передавать возникшее возбуждение, обеспечивая тем самым связь как между отдельными компонентами клетки, так и разными клеточными элементами. Возбуждение рождается только тогда, когда инициирующий его стимул достигает некоего порогового значения. Отсюда сила раздражения может служить одним из показателей возбудимости и проводимости соответствующей ткани.

На нервно – мышечном препарате лягушки с помощью установки, представленной на рис. 13, I, легко документируется сопряженность ответной реакции с интенсивностью электрического раздражения. Она получила название закона градиента силы, графически изображенного на рис. 13, II в виде вертикальных линий, отражающих амплитуду мышечных сокращений на импульсы нарастающей величины.

Видно, что минимальный эффект появляется на стимул (а), достигающий определенного критического уровня. Он именуется пороговым, тогда как предшествующие ему, оказавшиеся неспособными индуцировать специфическую реакцию («о») – подпороговыми. Все следующие за пороговым раздражения классифицируются как надпороговые (е). Среди них выделяют: субмаксимальные стимулы (б), сопровождаемые пропорциональным увеличением ответов; максимальный (в), вызывающий максимальное сокращение, и супрамаксимальные (ж). Часть их продолжает провоцировать максимальные эффекты (г) и рассматриваются как оптимальные. Другая, ведущая к угнетению реакции – как пессимальная (д).

Объект и материально – техническое обеспечение эксперимента. Лягушка, инструментарий для препаровки, источник тока, индукционная катушка, электроды, штатив с зажимами, мк5.эжхз-0иограф с писчиком, кимограф, нитки.

Порядок выполнения работы. Соберите цепь для стимуляции одиночными индукционными ударами (рис.5) заранее приготовленного нервно – мышечного препарата и укрепите его согласно схеме рис 13, I. Постоянно приближая наружную катушку ко внутренней, найдите силы раздражения, соответствующие охарактеризованным во введении.

Оформление протокола. Вклейте полученные кимограммы в тетрадь, опишите их, сделайте обобщения и выводы.

Контрольные вопросы. Какими свойствами характеризуется живая ткань? Что называется возбудимостью и возбуждением? Как классифицируются раздражители по силе? Какова зависимость между силой стимуляции и ответной реакцией? Как можно объяснить закон силы применительно к скелетным мышцам?

Работа 4. Наблюдение оптимума и пессимума силы раздражения.

Задача. Проследить за процессом взаимоперехода оптимальных и пессимальных реакций возбудимой ткани.

Явления оптимума и пессимума развертываются в эксперименте на фоне приложения раздражителей, отличающихся либо по силе, либо частоте. Поэтому различают оптимум и пессимум силы и частоты. Такая градация в известной мере условна, ибо в естественной средовой ситуации оба показателя меняются одновременно. Отсюда правильнее говорить о едином законе «оптимума и пессимума силы – частоты». Возникновение пессимума, приходящего на смену оптимуму, характеризуется уменьшением ответной реакции при нарастании интенсивности стимулов и обусловлено развитием пессимального торможения. По механизму оно относится к деполяризационному типу и сопряжению с падением возбудимости биологической системы, которое рассматривается как особая форма активной защиты ее от чрезмерных, запредельных нагрузок. Свидетельством тормозной природы пессимума служит то, что при снижении силы раздражения объект возвращается к ответам в оптимальном режиме. Если бы имело место утомление, он не среагировал на стимул меньшей силы.

Объект и материально – техническое обеспечение эксперимента. Те же, что и в работе 3.

Порядок выполнения работы. Варьируя интенсивность индукционных ударов с помощью установки (см. рис. 13, I) получите вначале оптимальные, а затем пессимальные сократительные ответы мышцы. Вернитесь вновь к параметрам тока, дававшим ранее максимальные эффекты, и проследите за поведением мышечных реакций.

Оформление протокола. Поместите кимограммы в тетрадь и дайте к ним комментарии.

Контрольные вопросы. Чем обусловлены оптимум и пессимум силы раздражения? Каковы механизмы, лежащие в их основе?

Работа 5. Изучение стадий парабиоза.

Задача. Проанализировать динамику развития парабиотического процесса и депарабиотизации.

Выполнение предыдущих (3,4) работ убедило нас в том, что чрезвычайные раздражители ведут к развитию одного из вариантов торможения – пессимуму. Исследования проблемы возбуждения и торможения, их взаимопревращения друг в друга привели Н.Е.Веденского к формированию учения о парабиозе, изложенного в монографии «Возбуждение, торможение и наркоз» (1901 г.). В ней впервые была высказана идея о единстве этих двух процессов, как разных уровнях активного состояния биосистемы.

Привлекая химические (эфир, хлороформ, аммиак, кокаин, нейтральные соли), физические (постоянный ток, нагревание, охлаждение) и механические (сдавливание) воздействия, которые прилагались к нерву нервно – мышечного препарата на участке между раздражающими электродами и мышцей, он установил, что несмотря на различную природу все они инициируют в зоне альтерации три однотипные последовательные стадии изменения возбудимости и проводимости.

1. Уравнительная или трансформационная фаза. В рамках ее в силу падения функциональной лабильности в обработанном фрагменте через него пропускаются только низкочастотные импульсы тока, тогда как высокочастотные подвергаются трансформации, частично погашаясь. Одновременно снижается и проводимость для всех раздражителей, но особенно для сильных. Поэтому ответная реакция мышцы на них как бы уравнивается.

2. Парадоксальная стадия. Она обязана дальнейшему подавлению в парабиотической области и возбудимости и проводимости, почему сильный ток индуцирует слабое сокращение мышцы, а слабый – наоборот, более выраженное.

3. Тормозная фаза. Она сменяет предыдущую и выражается в резком угнетении или исчезновении эффектов на все стимулы. В пределах ее проводимость исчезает полностью, а возбудимость еще некоторое время сохраняется, так как непосредственное раздражение сегмента нерва, подвергнутого воздействию, продолжает вызывать мышечное сокращение. Однако оно легко устраняется, когда на нерв наносятся удары индукционного тока с обеих пар электродов (рис.14), расположенных в парабиотизируемой зоне и дистальнее нее.

Таким образом, волны возбуждения не только затухают сами в обработанной области, но и гасят возникающее в ней возбуждение. В результате ткань обретает видимость утраты признаков жизнедеятельности. Такое состояние Н.Е. Введенский назвал парабиозом, то есть пограничным между жизнью и смертью. Действительно, если прекратить ущербное влияние прилагаемого агента, то происходит депарабиотизация с обратным прохождением рассмотренных стадий на пути к полному восстановлению исходной реактивности. Если же этого не происходит – ткань погибает. По мнению Н.Е. Введенского в основе парабиоза лежит создание в альтерирующей области стойкого, неколеблющегося, местного, нераспространяющегося возбуждения или деполяризации.

Рис. 14. Стадии развития парабиотического процесса со схемой расположения стимулирующих электродов на нерве нервно-мышечного препарата. 1 – реакция до применения хлористого калия; 2, 3, 4 –5 –соответственно уравнительная парадоксальная и тормозная стадии; А,Б – отметки раздражения с А и Б электродов; м, ср, б – соответственно малая, средняя и большая сила раздражения.

Объект и материально – техническое обеспечение эксперимента. Те же, что и в работе 3.

Дата добавления: 2015-01-12 | Просмотры: 1458 | Нарушение авторских прав