Задания для контроля усвоения результатов

Решите ситуационные задачи:

1. С помощью внутриклеточного микроэлектрода необходимо зарегистрировать потенциал по­коя нервной клетки. Что покажет регистрирующий прибор, если микроэлектрод: а) находится на наружной поверхности мембраны; б) проколол мембрану; в) был продвинут вглубь клетки?

2. Нервно-мышечный препарат поместили в раствор Рингера, содержащий яд тетродотоксин, который блокирует в мембранах потенциал-зависимые каналы для натрия. Как изменятся в этом случае потенциалы покоя и потенциалы действия клеток препарата?

3. Как и почему изменятся потенциал покоя и потенциал действия возбудимой клетки, ее воз­будимость при увеличении проницаемости мембраны: а) для ионов натрия; б) для ионов калия?

4. Как и почему изменятся потенциал покоя и потенциал действия возбудимой клетки, ее воз­будимость при удалении ионов натрия из межклеточной среды, при блокаде натрий-калиевого насоса?

5. Как и почему изменятся потенциал покоя и потенциал действия возбудимой клетки, ее воз­будимость при гиперполяризации, при деполяризации, не достигающей критического уровня?

5. Под действием цианидов в нервной клетке прекратилось образование АТФ. Отразится ли это на потенциале покоя клетки? Сможет ли она возбуждаться? Ответ объясните.

6. Потенциал покоя клетки составляет -90 мв, критический уровень деполяризации равен - 60 мв. Как изменится возбудимость клетки, если критический уровень деполяризации увеличился на 30%?

7. Известно, что раздражители различной природы (химические, механические, электрические и т.д.) вызывают формирование потенциала действия в нерве или мышце. Объясните, почему эффект действия раздражителей одинаков?

8. Как изменится длительность абсолютного и относительного рефрактерных периодов, дли­тельность потенциала действия клетки при: а) увеличении проницаемости мембраны для на­трия, для калия; б) при уменьшении проницаемости мембраны для натрия, для калия?

9. Под действием фармакологического препарата критический уровень деполяризации снизил­ся (на графике потенциала действия сместился к нулю). Как в этом случае изменился порого­вый потенциал клетки, ее возбудимость?

10. В экспериментах при регистрации потенциала действия возбудимой клетки применяли как внутриклеточный, так и внеклеточный способы регистрации. Будут ли отличаться графики за­регистрированных потенциалов действия? Ответ объяснить.

11. Мышца, помещенная в безкислородную среду, через некоторое время перестала сокращать­ся в отвел на действие раздражителей сверхпороговой силы. Объясните, почему это произошло?

12. Свежеприготовленный нервно-мышечный препарат после охлаждения до температуры, близкой к 0°С, подвергли действию раздражителя суперпороговой силы. Какой ответ мышцы при этом получили?

13. В эксперименте нерв раздражают стимулами частотой 1000 гц. Известно, что абсолютный рефрактерный период нерва составляет 2 мс. С какой частотой будут формироваться в нерве потенциалы действия в ответ на это раздражение?

14. В ходе измерения величины ПП микроэлектродным методом она со временем начинает уменьшаться. В чем причина этого явления?

15. Батрахотоксин — сильный нейротоксин, который значительно увеличивает натриевую про­ницаемость мембраны в покое. Как этот яд повлияет на величину ПП?

16. Как изменится возбудимость ткани, если мембранный потенциал вырос на 20%, а критический уровень деполяризации - на 30%? Исходные величины : Ео=90 мв., Ек = 60 мв.

Занятие № 2

Тема: Законы раздражения, их значение для оценки уровня возбудимости нервной и мышечной тканей. Механизмы и законы проведения возбуждения по нервным волокнам.

Цели занятия.

1.Изучить закономерности формирования возбуждения при действии на возбудимые клетки раздражителей различной силы, частоты, длительности, имеющих разный гради­ент нарастания силы, при раздражении тканей постоянным током.

2. Изучить методы оценки возбудимости нервной и мышечной тканей.

3.Исследовать виды нервных волокон и механизмы проведения по ним биоэлектрического импульса.

В результате изучения этого раздела студенты должны освоить следующие компетенции ОК–1; ПК-2, ПК-9:

Знать:	Уметь:
Закономерности реакции возбудимой структуры на раздражители разной силы, длительности, градиента нарастания, частоты.	Строить кривую зависимости сила-длительность.
Механизмы влияния электрического тока на возбудимые ткани.	Интерпретировать результаты хронаксиметрии.
Механизмы проведения возбуждения по нервным волокнам разного типа.

Рекомендуемая литература:

Основная:

· Конспекты лекций.

· Физиология человека: Учебник / в 2-х томах /Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько. - М: Медицина. -1998. -Т. 1.-С. 48-51, 63-66.

· Физиология человека: Учебник /Под ред. Г.И. Косицкого. - М.: Медицина, 1985. - С. 34- 44, 65-74.

Дополнительная:

· В.И. Филимонов Руководство по общей и клинической физиологии. - 2002. – с.48-51

· Нормальная физиология. В 3-х т / Под ред. В.Н. Яковлева. - 2006. - Т.1. – с. 43-44, 48-53.

· Физиология человека / Под ред. Р. Шмидта, Г. Тевса. – 2004. - Т.1 – С. 40 - 49.

· Агаджанян Н.А., Смирнов В.М. Нормальная физиология. – 2007. – С. .

· Начала физиологии / Под ред. А.Д. Ноздрачева. – 2002. – С. 48-65.

Вопросы для самостоятельной внеаудиторной работы студентов

Вопросы, изученные ранее и необходимые для освоения данной темы

· Из курса биологии: повторить понятия «раздражимость», «возбудимость», «возбуждение», «лабильность».

· Из курса биофизики: электрические процессы в животной клетке.

Контрольные вопросы и задания для определения исходного уровня знаний:

1. Понятие о гомогенных и гетерогенных возбудимых системах.

2. Формулировка закона силы раздражения для гомогенной («все или ничего») и гетерогенной возбудимой системы.

3. Сравнительная электрофизиологическая, электрохимическая, функциональная характеристика локального ответа и потенциала действия нервного волокна.

4. Закон силы для гетерогенной возбудимой системы. Определение понятий: минимальный, субмаксимальный и максимальный пороги. Особенности реакции гетерогенных возбудимых систем на раздражители различной силы.

5. Оценка возбудимости тканей по величине пороговой силы раздражителя.

6. Формулировка закона длительности раздражения.

7. Принципы построения кривой силы-длительности, характеристика понятий: реобаза, полезное время, хронаксия. Электрофизиологическая и электрохимическая характеристика зависимости пороговой величины раздражителя от его силы и длительности действия.

8. Медицинское значение закона длительности раздражения, методики хронаксиметрии.

9. Формулировка закона градиента раздражения. Электрофизиологическая, электрохимическая и функциональная характеристика реакции возбудимой системы на раздражители разной крутизны нарастания силы раздражающего импульса. Определение понятия аккомодация, биологическое значение явления аккомодации.

10. Формулировка закона частоты раздражения для гомогенных и гетерогенных возбудимых систем. Определения понятий лабильность.

11. Электрофизиологическая, электрохимическая и функциональная явления оптимума и пессимума частоты раздражения. Факторы, определяющие величину лабильность тканей.

12. Методы определения лабильности, принципы оценки возбудимости тканей по величине лабильности.

13.Законы действия постоянного тока (полярный закон раздражения – закон Пфлюгера).

14. Электрофизиологическая, электрохимическая и функциональная характеристика катэлектротона, анэлектротона, католической депрессии.

15. Медицинское значение процессов, возникающих при действии постоянного тока на ткани (электрофорез, явление гальванизации).

16. Проведение возбуждения в безмиелиновых и миелинизированных нервных волокнах. Законы проведения возбуждения. Классификация нервных волокон по Эрлангеру и Гассеру.

17. Быстрый и медленный аксонный транспорт, физиологическое значение.

В тетрадях для практических работ выполните письменно:

1) Зарисовать схемы проведения возбуждения в безмиелиновом и миелинизированном нервном волокне. Тезисно пояснить механизмы проведения возбуждения в этих видах волокон.

2) Письменно решить следующие ситуационные задачи:

а) Пороговый потенциал мембраны клетки -20 мв. При электрическом раздражении клетки на ее мембране сформировался ответ амплитудой 18 мв. Как называется такой ответ клетки? Какие у него свойства?

б) Критический уровень деполяризации клетки изменился от -60 мв до -50 мв. Как и почему изменилась возбудимость клетки?

в) Рефрактерный период нервного волокна 2 мс. Определите его лабильность.

г) Сколько времени потребуется на регенерацию нерва, если его длина до травмы была равна 45 см? Скорость регенерации примерно равна скорости медленного аксонного транспорта. Нерв перерезан на границе верхней и средней его трети.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

Практическая работа выполняется по материалам обучающего видеофильма «Законы раздражения».

Работа № 1. Исследование закона силы для гетерогенных возбудимых систем.

Рекомендуемый план протокола:

1.Нарисуйте схему опыта, подпишите ее элементы.

2.Нарисуйте кимограмму, полученную в опыте; укажите на ней интервал действия мини­мального, субмаксимального и максимального пороговых раздражителей. Сформулируйте результаты опыта.

3.В выводе при обсуждении результатов объясните:

3.1.Какой раздражитель называют минимальным пороговым? Какие мышечные волокна способны на него ответить?

3.2.Какие раздражители называют субмаксимальными пороговыми? Какие мышечные во­локна способны возбуждаться и сокращаться при их действии?

3.3.Какой раздражитель называют максимальным пороговым? Какие мышечные волокна способны реагировать на этот раздражитель?

3.4.Объясните реакцию икроножной мышцы на раздражители, сила которых превышает максимальный пороговый.

3.5.Сформулируйте закон силы для гетерогенных возбудимых систем.

Работа № 2. Реакция икроножной мышцы лягушки в ответ на действие раздражителей посто­янной силы различной длительности.

Рекомендуемый план протокола:

1.Нарисуйте схему опыта, подпишите ее элементы.

2.Укажите, какой силы раздражитель применили в опыте; изменялась ли сила раздражителя в течение опыта.

3.Нарисуйте кимограмму, полученную в опыте; укажите на ней интервал действия раздра­жителя минимальной, субмаксимальной и максимальной длительности. Сформулируйте ре­зультаты опыта.

4.В выводе при обсуждении результатов объясните.

4.1.Какой раздражитель называют пороговым раздражителем минимальной длительности? Какие мышечные волокна способны на него ответить?

4.2.Какие раздражители называют раздражителями субмаксимальной длительности? Какие мышечные волокна способны возбуждаться и сокращаться при их действии?

4.3.Какой раздражитель называют пороговым раздражителем максимальной длительности? Какие мышечные волокна способны реагировать на этот раздражитель?

4.4.Объясните реакцию икроножной мышцы на раздражители, длительность которых пре­вышает максимальную пороговую длительность.

4.5.Сформулируйте закон длительности для гетерогенных возбудимых систем.

Работа № 3. Исследование хронаксии сгибателя большого пальца у человека.

Рекомендуемый план протокола:

1. Перечислите основные принципы метода хронаксиметрии.

2.Нарисуйте кривую соотношения силы и длительности.

3.В выводе при обсуждении результатов:

3.1.Сформулируйте определения понятий: реобаза, полезное время, хронаксия.

3.2.Сформулируйте закон силы-длительности.

3.3.Укажите, как хронаксия связана с возбудимостью ткани.

3.4.Кратко опишите значение метода хронаксиметрии в медицине.

Работа № 4. Моделирование эксперимента Эрлангера и Гассера: метод измерения скорости.

Рекомендуемый план протокола:

1. Зарисуйте схему эксперимента, опишите опыт.

2. Укажите, какой результат получили исследователи. Как можно объяснить результат эксперимента.

3. В выводе охарактеризуйте классификацию нервных волокон Эрлангера и Гассера. Укажите, от чего зависит скорость проведения возбуждения по нервным волокнам.

В протоколе работы решите следующие ситуационные задачи:

1. На нервное волокно наложены раздражающие и отводящие электроды на расстоянии 20 см друг от друга. Потенциал действия был зарегистрирован отводящими электродами через 100 мс после нанесения раздражения. К какому типу нервных волокон по классификации Эрлангера и Гассера относится данное нервное волокно? Предположите функциональное значение этого нервного волокна в организме.

2. На нервное волокно наложены раздражающие и отводящие электроды на расстоянии 20 см друг от друга. Потенциал действия был зарегистрирован отводящими электродами через 2 мс после нанесения раздражения. К какому типу нервных волокон по классификации Эрлангера и Гассера относится данное нервное волокно? Предположите функциональное значение этого нервного волокна в организме.