Зависимость амплитуды мышечных сокращений от силы раздражения.

Мышечные волокна скелетной мышцы обладают разной степенью возбудимости, зависящей от расстояния волокна от поверхности мышцы. При раздражении током пороговой силы наблюдается слабое сокращение, связанное с возбуждением и сокращением наиболее возбудимых, поверхностно располагающихся волокон. По мере увеличения силы раздражителя амплитуда мышечного сокращения возрастает, т.к. в сократительный процесс вовлекается больше мышечных волокон. Когда возбуждаются все мышечные волокна, мышца сокращается с наибольшей амплитудой и дальнейшее увеличение силы раздражения не увеличивает амплитуды сокращения.

ХОД РАБОТЫ: подберите пороговую силу тока, нанесите раздражение и зарегистрируйте одиночное сокращение мышцы длинного сгибателя большого пальца кисти. С шагом 1 – 2 мА увеличивайте силу раздражения и наблюдайте рост амплитуды сокращения мышцы.

 

Зависимость амплитуды мышечных сокращений от силы раздражения. 1 – 5 мА; 2 – 10 мА; 3 – 12 мА; 4 – 13 мА; 5 – 15 мА; 6 – 17 мА; 7 – 18 мА; 8 – 19 мА.

 

 

Е практическое занятие. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СКЕЛЕТНЫХ И ГЛАДКИХ МЫШЦ.

Классификация и особенности скелетных мышц. Их свойства. Возбудимость, проводимость, сократимость, пластичность, рефрактерность. Соотношение цикла возбуждения и сокращения скелетных мышц. Суммация одиночных сокращений. Тетанус, его виды. Оптимум и пессимум раздражения. Представления о нейромоторных единицах. Современная теория мышечного сокращения и расслабления. Роль сократительных и регуляторных белков. Роль саркоплазматической сети. Электромеханическое сопряжение. Работа и сила мышц. Закон средних нагрузок. Динамометрия. Гнатодинамометрия. Электромиография.

Функциональная характеристика гладких мышц, их свойства. Механизм возникновения возбуждения и сократительной активности в гладких мышцах.

Вопросы программированного контроля по теме занятия.

1. Какими свойствами обладают скелетные и гладкие мышцы?

2. Особенности электромеханического сопряжения в скелетных и гладких мышцах?

3. С какими белками мышц взаимодействуют ионы кальция, активируя сокращение?

4. Какие белки в скелетных и в гладких мышцах принимают участие в активации и

реализации сокращения?

5. С каким периодом одиночного мышечного сокращения скелетной мышцы совпадает

потенциал действия?

6. Виды и режимы сокращений мышц?

7. Что характерно для изометрического, изотонического, ауксотонического сокращений?

8. Как называется длительное непрерывное сокращение скелетных мышц, обусловленное

действием частых стимулов?

9. Каковы причины тетануса в скелетных мышцах?

10. Что такое двигательная единица?

11. Классификация скелетных и гладких мышц?

Практические работы.

Тетанус и его разновидности.

ЦЕЛЬ: познакомиться с особенностями тетанического сокращения и условиями получения зубчатого и гладкого тетануса.

ХОД РАБОТЫ: НМП или препарат икроножной мышцы лягушки укрепляют в миографе. При помощи стимулятора производится раздражение нерва или непосредственно мышцы одиночными электрическими стимулами с частотой I Гц. Записывают отдельные мышечные сокращения. Последовательное увеличение частоты раздражений дает все варианты тетануса: сначала зубчатый (10 Гц); затем – гладкий (20 Гц); затем - увеличение амплитуды гладкого тетануса (оптимум ритма раздражения – 50 Гц); затем – снижение амплитуды (пессимум – 140 Гц).

 

 

 

Виды тетануса:   1 – одиночные сокращения, 2 – зубчатый тетанус при увеличении частоты раздражения, 3 – гладкий тетанус, 4 – оптимум, 5 – пессимум.

 

Работы на комплексе BIOPAC.

ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЯ

Основные понятия:

Электромиография (ЭМГ) – регистрация изменений биопотенциалов, происходящих при сокращении скелетных мышц.

Двигательная единица (ДЕ) – мотонейрон и все иннервируемые им мышечные волокна.

Пополнение ДЕ – увеличение количества активных ДЕ.

Динамометрия – измерение силы.

Утомление – уменьшение способности мышцы производить работу определённой силы, вызванное обратимым истощением источников энергии мышцы.

Тонус скелетной мышцы – периодическая активация небольшого количества ДЕ покоящейся мышцы моторными центрами ЦНС.

Кластеры – всплески (импульсы) ЭМГ, связанные с каждым сжатием.

 

ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЯ 1

ЦЕЛИ РАБОТЫ:

1) Зарегистрировать скелетно-мышечный тонус, отражённый в базовом уровне электрической активности, при покоящемся состоянии мышцы.

2) Зарегистрировать максимальную силу сжатия для правой и левой рук.

3) Зарегистрировать и пронаблюдать пополнение ДЕ с увеличением мощности сокращения скелетной мышцы.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Компьютеризированный комплекс для лабораторных электрофизиологических исследований BIOPAC, набор электродов для ЭМГ, электродный гель и липкие фиксаторы, очищающее (спиртосодержащее) средство для кожи.

 

ХОД РАБОТЫ:

Включение и калибровка.

Включите компьютер. Подключите электродный провод (SS2L) - канал 3 (СН 3), наушники (OUT1) – задняя панель блока. Включите блок BIOPAC. Расположите три электрода на предплечье доминирующей руки испытуемого, присоедините электродные провода в соответствии с цветовым кодом. Запустите программу Biopac Student Lab. Выберите урок “L01-EMG-1” и нажмите OK. Внесите имя файла и нажмите ОК.

Калибровка – Нажмите Calibrate. Прочтите диалоговое окно и нажмите ОК. Подождите около 2-х секунд, затем сожмите кулак так сильно, как сможете, через 2 секунды расслабьте. Дождитесь остановки калибровки. Проверьте результаты калибровки, если регистрация калибровки не началась с нулевой базисной линии (испытуемый сжал кулак, не подождав 2 секунды) нажмите Redo Calibration (Повторить Калибровку).

Регистрация данных.

Нажмите Record (Запись). Начнётся запись и автоматически создастся метка добавления с текстом “Forearm 1” («Предплечье 1»). Повторите цикл 2-х секундных интервалов Сжатие-Расслабление-Пауза 4 раза с увеличением силы, чтобы максимальная сила пришлась на последнее сжатие. Нажмите на Suspend (Приостановить). Если кнопка Suspend была нажата преждевременно, нажмите “Redo” (Повторно выполнить).

Снимите электроды и разместите их на другой руке и проведите такую же регистрацию.

Нажмите Stop, всплывёт диалоговое окно, нажмите “yes” – регистрация завершится.

При желании прослушать сигнал ЭМГ, надеть наушники, нажать Listen (Прослушать). В наушниках будет звучать сигнал, изображающийся на экране. При увеличении силы сжатия будет расти интенсивность звука. Нажмите Stop. Для повторного прослушивания – Redo.

Нажмите Done (Готово). Для регистрации данных другого испытуемого выбрать опцию – “Record from another subject”.

Анализ данных.

Войдите в режим просмотра сохранённых данных (Review Saved Data).

Установите графы измерений: канал СН3 – min (минимальное значение на выделенном участке); канал СН3 – max (максимальное значение на выделенном участке); канал СН3 - p-p (max-min на выделенном участке); канал СН40 - mean (среднее значение на выделенном участке).

Настройте окно для отображения 1-го сегмента регистрации. С помощью I-образного курсора выделите участок в пределах первого кластера ЭМГ. Повторите для следующих кластеров 1-го и 2-го сегментов регистрации. Затем проведите выделение в сегментах регистрации областей тонуса (между сжатиями).

 

ОТЧЕТ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЙ

 

Дата: Сведения о пациенте: Имя Возраст

Рост - Вес - Пол: Мужской / Женский

Доминирующая рука: Правая/Левая

 

Измерения ЭМГ

 

№ Кластера	Предплечье 1 (Доминирующее)	Предплечье 2
Min [3 min]	Max [3 max]	P-P [3 p-p]	Mean [40 mean]	Min [3 min]	Max [3 max]	P-P [3 p-p]	Mean [40 mean]

 

 

Измерения Тонуса

№ Кластера	Предплечье 1 (Доминирующее)	Предплечье 2
P-P [3 p-p]	Mean [40 mean]	P-P [3 p-p]	Mean [40 mean]

 

 

ВОПРОСЫ

Используя средние значения (mean), подсчитайте процентное возрастание ЭМГ активности, зарегистрированной между самым слабым и самым сильным сжатиями на доминирующем предплечье (сегмент Forearm 1).

Вычисления:

 

Сравните средние значения для правого и левого предплечий для кластера максимального

сжатия. Одинаковые они или разные?

 

 

Какое из них демонстрирует большую силу сжатия?

 

Какие факторы влияют на наблюдаемую разницу в силах сжатия?

 

Есть ли какая-нибудь разница в тонусах между сжатиями мышц двух предплечий?

 

 

ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЯ II

ЦЕЛИ: 1) Зарегистрировать максимальную силу сжатия для правой и левой рук.

2) Зарегистрировать ЭМГ во время утомления скелетной мышцы.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Компьютеризированный комплекс для лабораторных электрофизиологических исследований BIOPAC, набор электродов для ЭМГ, электродный гель и липкие фиксаторы, очищающее (спиртосодержащее) средство для кожи, динамометр.

ХОД РАБОТЫ:

Включение и калибровка.

Включите компьютер. Подключите ручной динамометр (SS25L) – канал 1 (СН 1), электродный провод (SS2L) - канал 3 (СН 3), наушники (OUT1) – задняя панель блока. Включите блок BIOPAC. Расположите три электрода на предплечье доминирующей руки испытуемого, присоедините электродные провода в соответствии с цветовым кодом. Запустите программу Biopac Student Lab. Выберите урок “L02-EMG-2” и нажмите OK. Внесите имя файла и нажмите ОК. Возьмите в руку динамометр.

Калибровка – Нажмите Calibrate. Прочтите диалоговое окно и нажмите ОК. Возьмите динамометр в руку так, чтобы Ваша рука была как можно ближе к перекладине, но не касалась её. Подождите около 2-х секунд, затем сожмите кулаком динамометр так сильно, как сможете, через 2 секунды расслабьте. Дождитесь остановки калибровки. Проверьте результаты калибровки, если регистрация калибровки началась не с нулевой линии (испытуемый сжал кулак, не подождав 2 секунды), нажмите Redo Calibration (Повторить Калибровку).

Регистрация данных.

Нажмите Record (Запись). На экране появится сетка, на которой будут отображаться данные с динамометра. Повторите цикл 2­-х секундных интервалов Сжатия-Расслабления-Ожидания несколько раз, каждый раз увеличивая силу сжатия на заданный прирост (Если максимальная сила сжатия при калибровке была до 25 кг - прирост 5 кг, если 25-50 кг – прирост 10 кг, если более 50 кг – прирост 20 кг) пока не достигнете максимальной силы сжатия.

Нажмите на Suspend (Приостановить). Если кнопка Suspend была нажата преждевременно, нажмите “Redo” (Повторно выполнить).

Нажмите Resume (Продолжить). Сожмите динамометр с максимальной силой. Когда сила сжатия, отображаемая на экране, понизится более, чем на 50 %, нажмите Suspend (Приостановить).

При желании прослушать сигнал ЭМГ, надеть наушники, нажать Listen (Прослушать). В наушниках будет звучать сигнал, изображающийся на экране. При увеличении силы сжатия будет расти интенсивность звука. Нажмите Stop. Для повторного прослушивания – Redo.

Нажмите Stop, всплывёт диалоговое окно, нажмите “yes” – регистрация завершится. При нажатии “yes” программа автоматически сохраняет полученные данные с добавочным расширением названия файла – Forearm 1 – “1-LO2” Forearm 2 – “2-LO2”. “No” – вернёт к опциям продолжения регистрации.

Нажмите “Forearm 2” (Предплечье 2). Снимите электроды и разместите их на другой руке. Повторите разделы калибровки и регистрации для предплечья 2.

Нажмите Done (Готово). Для регистрации данных другого испытуемого выбрать опцию – “Record from another subject”.

Анализ данных.

Войдите в режим просмотра сохранённых данных (Review Saved Data).

Графы измерений установите следующим образом: канал СН 1 – Сила - mean (среднее значение на выделенном участке), канал СН 3 – Необработанная ЭМГ - p-p (max-min), канал СН 40 – Интегрированная ЭМГ - mean. С помощью I-образного курсора выделите на ЭМГ участок первого, а затем и последующих сжатий.

Во втором сегменте (продолжительное сжатие) установите каналы вычислений следующим образом: канал СН 1 – value (отображает амплитуду в выделенной точке), канал СН 40 – ΔT (отображает протяжённость выделенного сегмента). С помощью I-образного курсора определите максимальную силу сжатия, найдите точку 50 % силы сжатия, определите продолжительность участка между ними (время утомления).

Повторите анализ для второго предплечья.

 

ОТЧЕТ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЙ

Дата: Сведения об испытуемом: Имя Возраст

Рост - Вес - Пол: Мужской / Женский

Доминирующая рука: Правая/Левая

№ пика	сила (кг)	Предплечье 1 (доминирующее)
Сила на пике [CH 1] mean, (кг)	Необраб. ЭМГ [CH= 3] p-p (мВ)	Интегр. ЭМГ [CH 40] mean (мВ)

№ пика	сила (кг)	Предплечье 2
Сила на пике [CH 1] mean, (кг)	Необраб. ЭМГ [CH= 3] p-p, (мВ)	Интегр. ЭМГ [CH 40] mean, (мВ)

Утомление

Данные сегмента 2

Предплечье 1 (Доминирующее)	Предплечье 2
Макс. сила сжатия     СН 1 величина	Время утомления От точки макс. сжатия до сжатия с силой 50 % от макс. СН 40 дельта Т	Макс. сила сжатия     СН 1 величина	Время утомления От точки макс. сжатия до сжатия с силой 50 % от макс. СН 40 дельта Т

Вопросы

Различаются ли сила правой и левой рук?

 

Остаётся ли неизменным число двигательных единиц, задействованных при сжатии предмета в руке?

 

Задействованы ли одни и те же двигательные единицы на протяжении всего процесса сжатия предмета?

 

Какими физиологическими процессами объясняется уменьшение силы при утомлении?