Определение порогов раздражения нерва и мышцы

Важнейшим физиологическим свойством возбу­димых тканей является возбудимость, которая у различных тканей неодинакова. Для характеристики уровня возбудимости служит порог раздражения – минимальная сила раздражителя, при действии которой возникает ответная реакция. В экспериментальных условиях удобно применять электрическое раздражение.

Для определения порога раздражения мышцы используют раздражение, наносимое непосредственно на мышцу.

Возбудимость нерва исследуют раздражением нерва, иннервирующего данную мышцу. О возникновении возбуждения в нерве судят по сокращению мышцы.

Цель работы

Сравнить пороги раздражения нерва и мышцы при стимуляции одиночными импульсами электрического тока.

Оборудование, материалы и объект исследования

АРМ студента-физиолога, датчик механограммы, влажная камера, препаровальный набор, пружинные зажимы-электроды, раздражающие электроды, раствор Рингера. Исследование проводится на лягушке.

Ход работы

Обездвиживают лягушку и готовят нервно-мышечный препарат икроножной мышцы лягушки. Собирают установку для регистрации сокращений икроножной мышцы при раздражении нерва и мышцы одиночными электрическими импульсами.

Включают АРМ и запускают программное обеспечение. Открывают панель управления стимуляторами. Характеристики раздражающего стимула можно изменять с помощью панели управления стимуляторами. Одиночные импульсы подаются при частоте стимуляции, равной 0.

Находят порог раздражения нерва при стимуляции одиночными импульсами с помощью стимулятора № 1 и порог раздражения мышцы при стимуляции одиночными импульсами с помощью стимулятора № 2. О порогах раздражения мышцы и нерва судят по возникновению минимального сокращения мышцы, которое отображается на канале механограммы (рис. 18). Постепенно увеличивая амплитуду, находят ту минимальную силу раздражения, которая вызывает сокращение мышцы.

Рис. 19. Регистрации сокращений икроножной мышцы лягушки при раздражении нерва (стимулятор № 1) и мышцы (стимулятор № 2). Развертка по времени 5 см/с

 

Начинают  запись сигнала. Подают несколько последовательных стимулов пороговой силы на мышцу и нерв. Останавливают запись и переходят в режим анализа сигналов.

Оформление работы

На записи находят участок с характерными кривыми, зарегистрированными при раздражении нерва и мышцы. Измеряют амплитуду пороговых стимулов для нерва и мышцы. Формируют отчет. В него добавляют вывод, в котором дают сравнительную оценку возбудимости нерва и мышцы.

Опыт Маттеучи. Раздражение нерва нервно-мышечного препарата токами действия скелетной мышцы (вторичный тетанус)

Наличие потенциала действия сокращающейся мышцы можно обнаружить по сокращению другой мышцы, нерв которой касается первой в двух точках - участках с различным уровнем возбуждения. Возбуждение мышцы сопровождается возникновением разности потенциалов между возбужденными и невозбужденными участками. Этот потенциал способен возбудить нервное волокно другой мышцы. Такой опыт был проведен Маттеучи в 1840 г. Сокращение (тетанус) второй мышцы или вторичный тетанус, служит индикатором возникновения разности потенциалов на поверхности первой мышцы.

Цель работы

Показать возникновение потенциала действия у сокращающейся мышцы.

Оборудование, материалы и объект исследования

АРМ студента-физиолога, препаровальная дощечка, препаровальный набор, биполярные раздражающие электроды, раствор Рингера. Исследование проводится на лягушке.

Ход работы

Обездвиживают лягушку. Готовят два нервно-мышечных препарата икроножной мышцы лягушки и укладывают их на препаровальной дощечке. Препаровку нерва нужно выполнять особенно бережно, следить, чтобы он не пересыхал (периодически нерв следует орошать раствором Рингера). Непосредственно перед опытом препараты необходимо осушить фильтровальной бумагой.

Подсоединяют биполярные раздражающие электроды к стимулятору № 1. На биполярные электроды кладут нерв одного из нервно-мышечных препаратов. На мышцу этого препарата набрасывают нерв второго препарата. Нерв должен касаться мышцы в двух точках на возможно большем удалении, для этого под него подкладывают стеклянную палочку (рис. 20).

 

Рис. 20. Схема опыта для наблюдения вторичного тетануса

Включают АРМ и запускают программное обеспечение. Подбирают порог раздражения мышцы первого препарата при раздражении сериями электрических импульсов (длительность – 1 с, частота – 15 Гц), меняя амплитуду тока. Производя раздражение нерва первого препарата, наблюдают вторичный тетанус – сокращение мышцы второго препарата.

Оформление работы

Зарисовывают схему проведения опыта. Делают вывод о причинах возникновения вторичного тетануса.

9. Зависимость порогов раздражения нервной клетки от проводимости ее мембраны для ионов Na+ и K+

Порог - это критический уровень деполяризации, при достижении которого генерируется потенциал действия. Порог является важной характеристикой возбудимой клетки, определяя степень ее возбудимости. Одним из факторов, влияющих на возбудимость клетки, является проводимость мембраны для ионов. Причинами изменения проводимости может быть изменение состояния ионных каналов, концентрации ионов, действие веществ и т.д.

Цель работы

Определение на имитационной модели нервной клетки зависимости порога возбуждения от уровня проводимости для ионов Na+ и K+

Оборудование

Компьютер, имитационная модель возбудимой мембраны «Compulab».

Ход работы

Запускают программу «Compulab». Увеличивая амплитуду стимула, наблюдают зависимость амплитуды локальных потенциалов от силы стимула, отмечают достижение порога раздражения ­‑ переход локальных ответов в потенциал действия. Убеждаются, что с ростом величины стимула амплитуда потенциала действия не меняется.

Определяют порог раздражения при исходных значениях проводимости (P) мембраны (для Na⁺ P=120 ммоль/см², для K⁺ P=36 ммоль/см²). Не изменяя уровня проводимости для K⁺ (Р = 36 ммоль/см²), определяют пороги при уровне проводимости для Na⁺ в 100, 110, 120, 130 и 140 ммоль/см². Возвращают значение проводимость для Na⁺ к исходному (Р = 120 ммоль/см²) и определяют пороги при уровне проводимости для K⁺, в 16, 26, 36, 46 и 56 ммоль/см².

Оформление работы

Вносят значения найденных порогов раздражения в таблицу

 

Р Na^+ (P K^+ = 36) (ммоль)	Порог (В)	P K^+ (Р Na^+ = 120) (ммоль)	Порог (В)
100		16
110		26
120		36
130		46
140		56

 

По результатам измерений строят графики зависимости порогов от проводимости для ионов. Формулируют вывод о влиянии проводимости мембраны для Na⁺ и K⁺ на возбудимость клетки.