Зависимость силы сокращения скелетной мышцы от силы раздражения

Поперечнополосатые мышцы состоят из множества функциональных единиц - мышечных клеток, или мышечных волокон. Поперечнополосатые мышцы иннервируются двигательными нервами. Аксон двигательной нервной клетки (мотонейрон) и все мышечные волокна, к которым подходят его окончания, функционально предста­вляют единое целое и носят название двигательной (нейромоторной) единицы.

Одиночное нервное волокно и нейромоторная единица работают по закону "все или ничего". Однако любая мышца состоит из множества нейромоторных единиц, аксоны которых имеют различные пороги возбуждения. Поэтому при постепенном увеличении силы раздражения це­лого нерва (нерв состоит из множества нервных волокон) наблюдается постепенное увеличение силы сокращения мышцы. Величина стимула, вызывающего мини­мальное сокращение мышцы, называется минимальным порогом (она соответствует активации наиболее возбудимых аксонов). Минимальная величина стимула, вызывающего максимальное сокращение мышцы, называется максимальным порогом (акти­вируются все аксоны). После достижения максимального порога увеличение силы раздражения не приводит к возрастанию силы сокращения мышцы.

Цель работы

Изучить зависимость силы одиночного мышечного сокращения от силы раз­дражения.

Оборудование, материалы и объект исследования

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

Ход работы

Обездвиживают лягушку путем разрушения центральной нервной системы и готовят нервно-мышечный препарат икроножной мышцы. Нерв можно удалить. Коленный сустав закрепляют в зажиме влажной камеры, ахиллово сухожилие захватывают пружинным зажимом, соединенным с датчиком механограммы. Устраняют провисание провода, регулируя высоту крепления датчика. Для раздражения мышцы присоединяют электрод влажной камеры, касающийся коленного сустава к одному из разъемов кабеля стимулятора № 2, а второй его разъем подсоединяют к зажиму, закрепленному на ахилловом сухожилии.

Включают АРМ и запускают программное обеспечение. Выбрав в базе данных соответствующую методику, включают режим мониторинга. Задают развертку по времени 2 см/с. С помощью окна настроек задают масштаб для канала механограммы - 10 г/см, для каналов стимулятора - 100 мкА/см. Регулируют смещение каналов (лучи – линии, отображающие сигналы, должны равномерно располагаться в окне). Открывают панель управления стимуляторами и устанавливают параметры для импульсной стимуляции - режим одиночной подачи стимулов, длительность стимуляции 1000 мс, длительность импульса 10 мс, частота 0.

Меняя силу тока, подают одиночные раздражающие импульсы до появления минимальных сокращений мышцы - находят минимальный порог раздражения. Определяют силу стимулирующего тока, начиная с которой амплитуда ответа не перестанет изменяться, – фиксируют максимальный порог раздражения.

Формируют сценарий регистрации сокращения мышцы при ее раздражении электрическим током нарастающей силы, установив соответствующие параметры на панели управления сценарием. Сценарий представляет ряд последовательных шагов. Параметры каждого шага расположены в одной  колонке таблицы сценария. Длительность каждого шага – 1 с, развертка – 1 см/с, масштаб для механограммы – 10 г/см, для стимулятора – 100 мкА/см, частота стимулятора № 1 – 0 Гц, длительность стимуляции – 1 с. Амплитуда стимулов на первом шаге устанавливается на 40 мкА меньше найденного порога. Добавляя новые шаги (рис. 25), увеличивают амплитуду стимуляции на 20 мкА с каждым шагом. Амплитуда стимулов последнего шага должна на 80 мкА превышать амплитуду раздражения, при которой сила мышечного сокращения перестает увеличиваться.

Рис. 25. Зависимость силы сокращения мышцы от силы раздражения. Развертка по времени 1 см/с

Включают режим записи и запускают сценарий. В режиме анализа рассматривают кривые, наблюдаемые в окне отображения сигналов.

Оформление работы

Зарисовывают схему установки. Выводят на печать кривые, наблюдаемые в окне отображения сигналов, и вклеивают распечатку в тетрадь. Отмечают минимальное, субмаксимальные и максимальные сокращения, минимальный и максимальный пороги раздражения. Делают вывод о зависимости силы сокращения от силы раздражения.