План занятия

1. Зарисовка спряженных графиков потенциала действия, ионных потоков и фаз возбудимости мембраны(на примере нервного волокна). Необходимо обозначить и подписать все элементы графиков.

2. Обнаружение потенциала покоя в опыте Гальвани (опыт Гальвани без металлов).

Рекомендуемый план протокола:

1.Нарисуйте схему опыта, подпишите ее элементы. Укажите основные методические приемы, использованные в опыте.

2. Сформулируйте результаты опыта.

3. В выводе при обсуждении результатов объясните:

3.1. Почему седалищный нерв целого нервно-мышечного препарата должен одновременно кос­нуться неповрежденной поверхности мышцы бедра и разрезанного участка этой мышцы? Какой заряд имеют мембраны мышечных волокон на неповрежденной поверхности, на срезе?

3.2. Что возникает в нерве при таком прикосновении?

3.3. Почему икроножная мышца нервно-мышечного препарата сокращается?

3.4.Что доказывает этот опыт?

3. Наблюдение вторичного сокращения в опыте Маттеучи.

Рекомендуемый план протокола:

1.Нарисуйте схему опыта, подпишите ее элементы. Назовите приборы, укажите основные ме­тодические приемы, использованные в опыте.

2.Сформулируйте результаты опыта.

3. В выводе при обсуждении результатов объясните:

3.1. Почему икроножная мышца 1-ого препарата сокращается?

3.2. Почему икроножная мышца 2-ого препарата сокращается?

3.3. Что является раздражителем для нерва и мышцы 2-ого препарата?

3.4. Какой вывод позволяют сделать результаты опыта?

4. Исследование роли калия в формировании заряда мембраны седалищного нерва в покое.

Рекомендуемый план протокола:

1. Нарисуйте схему опыта, подпишите ее элементы. Назовите приборы, укажите основ­ные методические приемы, использованные в опыте.

2. Сформулируйте результаты исследования разности потенциалов между двумя участ­ками седалищного нерва:

а) если оба участка находятся в растворе Рингера,

б) один участок помещен в этиловый спирт, второй в раствор Рингера,

в) один участок в этиловом спирте, второй в растворе Рингера с небольшим избытком хлорида калия,

г) один участок в этиловом спирте, второй в растворе Рингера с большим избытком хло­рида калия.

3. В выводе при обсуждении результатов объясните:

3.1. Почему в случае а) разность потенциалов между участками нерва отсутствует, в случае б) она появляется, в случае в) снижается и, наконец, в случае г) опять исчезает.

Для закрепления усвоения материала ответьте на следующие тестовые вопросы:

1. Во время потенциала действия максимальная проницаемость для калия достигается к концу фазы: 1) медленной реполяризации 2) медленной деполяризации 3) быстрой реполяризации 4) быст­рой деполяризации 5)гиперполяризации

2. Проницаемость для калия увеличивается, а инактивация натриевых каналов уменьшается в фазу потенциала действия: 1) медленной деполяризации 2) быстрой деполяризации 3) быстрой реполяризации 4) медлен­ной реполяризации 5) гиперполяризации

3. В ответ на длительную деполяризацию мембраны возбудимой клетки ее проницаемость для натрия: 1) уменьшается 2) увеличивается 3) не изменяется

4. Деполяризация во время потенциала действия развивается за счет: 1) тока натрия в клетку 2) тока натрия из клетки 3) тока калия в клетку 4) тока калия из клетки 5) тока хлора из клетки

5. Во время медленной деполяризации преобладает ток: 1) натрия в клетку 2) натрия из клетки 3) калия в клетку 4) калия из клетки 5) хлора из клетки

6. Ток калия из клетки значительно превышает ток натрия в клетку во время: 1) быстрой деполяризации 2) быстрой реполяризации 3) медленной деполяризации 4) медлен­ной реполяризации 5) гиперполяризации

7. Во время медленной реполяризации преобладает ток: 1) натрия в клеггку 2) натрия из клетки 3) калия в клетку 4) калия из клетки 5) хлора из клетки

8. При гиперполяризации мембраны ток натрия в клетку по сравнению стоком калия из клет­ки: 1) уменьшается 2) увеличивается 3) не изменяется 4) увеличивается, потом уменьшается 5) не изменяется, потом увеличивается

9. При частичной блокаде натриевых каналов амплитуда потенциала действия: 1) уменьшается 2) увеличивается 3) не изменяется 4) увеличивается, потом уменьшается 5) не изменяется, потом увеличивается

10. При увеличении потенциала покоя амплитуда потенциала действия: 1) уменьшается 2) увеличивается 3) не изменяется

11. При уменьшении градиента концентрации для натрия амплитуда потенциала действия: 1) уменьшается 2) увеличивается 3) не изменяется

12. В фазу медленной деполяризации потенциала действия возбудимость клетки: 1) уменьшена 2) увеличена 3) не изменена

13. В фазу быстрой реполяризации возбудимость клетки: 1) уменьшена 2) увеличена 3) не изменена

14. Возбудимость мембраны во время следовой гиперполяризации соответствует фазе: 1) повышенной возбудимости 2) относительной рефрактерности 3) абсолютной рефрактерности 4) субнормальной возбудимости 5) исходной возбудимости

15. При подавлении активности натрий-калиевого насоса возбудимость клеточной мембраны: 1) уменьшается; 2) увеличивается; 3) не изменяется; 4) сначала уменьшается, потом увеличивается; 5) сначала увеличивается, потом уменьшается

16. Во время медленной реполяризации возбудимость мембраны: 1) уменьшена 2) увеличена 3) не изменена

17. Для повторного возбуждения в фазу гиперполяризации необходимо использовать раздражи­тель: 1) пороговой силы 2) суперпороговой силы 3) подпороговой силы

18. Во время быстрой реполяризации мембрана способна ответить на раздражитель: 1) пороговой силы 2) суперпороговой силы 3) подпороговой силы

19. В фазу быстрой деполяризации возбудимая структура способна ответить на раздражитель: 1) пороговой силы 2) сверхпороговой силы 3) подпороговой силы 4) не реагирует на раздра­житель

20. Для возбуждения гиперполяризованной клетки необходимо использовать раздражитель: 1) пороговой силы 2) суперпороговой силы 3) подпороговой силы Дополните утверждение:

21. Способность клетки в ответ на воздействие пороговых раздражителей генерировать потен­циал действия называется ______________________

22. Мембранный потенциал покоящейся клетки называется_________________

23. В покое заряд внутренней стороны мембраны в основном сформирован анионами

24. Натрий-калиевый насос обеспечивает сопряженный перенос в клетку ионов ____________

25. Натрий-калиевый насос транспортирует в межклеточную среду ионы_________

26. Через открытые в мембране каналы ионы движутся по концентрационному и __________гра­диентам

27. В межклеточной среде больше всего катионов_____________ .

28. Потенциал покоя нервных волокон меньше равновесного калиевого потенциала из-за тока ионов _______.

29. Восстановление заряда мембраны после пика возбуждения называется_________.

30. Увеличение заряда мембраны возбудимой клетки называется_________.

31. Смещение потенциала внутренней стороны мембраны от -90 мв до -100 мв называется______________

32. Изменение заряда мембраны от -80 мв до -70 мв называется__________ .

33. Снижение тока натрия в клетку в конце быстрой деполяризации в первую очередь обусловлено развитием процесса _______________

34. В ответ на длительную деполяризацию мембраны каналы для натрия _________ .

35. Фаза потенциала действия, во время которой быстро развивается инактивация натриевых каналов, - это ____________ .

36. Проницаемость мембраны для натрия максимальна в фазу_________ потенциала действия.

37. Во время быстрой деполяризации возбудимость мембраны соответствует фазе ________________.

38. Раздражитель наименьшей силы, способный вызвать возбуждение называется ____________

39. В ответ на подпороговый раздражитель формируется потенциал действия, если мембрана находится в фазе _____________возбудимости.

Установите соответствие:

40.Понятие	Соответствует определению
Раздражимость- это	1. Способность клетки отвечать на воздействие внешних и внутренних раздражителей любыми изменениями сво­ей структуры и функции. 2. Способность клетки в ответ на воздействие раздражи­телей генерировать потенциалы действия. 3. Способность клетки в ответ на воздействие раздражи­теля уменьшать длину и (или) увеличивать напряжение

41. Понятие	Соответствует определению
Возбудимость- это	1. Способность клетки отвечать на воздействие внешних и внутренних раздражителей любыми изменениями сво­ей структуры и функции. 2. Способность клетки в ответ на воздействие раздражи­телей генерировать потенциалы действия 3. Способность клетки в ответ на воздействие раздражи­теля уменьшать длину и (или) увеличивать напряжение.
42. Понятие	Соответствует определению
Сократимость- это	1. Способность клетки отвечать на воздействие внешних и внутренних раздражителей любыми изменениями сво­ей структуры и функции. 2. Способность клетки в ответ на воздействие раздражи­телей генерировать потенциалы действия. 3. Способность клетки в ответ на воздействие раздражи­теля уменьшать длину и (или) увеличивать напряжение.

43. Определение	Соответствует понятию:
Способность клетки генерировать потенциалы действия без действия внешних раздражите­лей.	1. Раздражимость 2. Возбудимость 3. Сократимость 4. Автоматия

44. Определение	Соответствует понятию:
Способность клетки отвечать на воздействие внешних и внутренних раздражителей любы­ми изменениями своей структуры и функции.	1. Раздражимость 2. Возбудимость 3. Сократимость 4. Автоматия
45. Определение	Соответствует понятию:
Способность клетки в ответ на воздействие раздражителя генерировать потенциал дейст­вия.	1. Раздражимость 2. Возбудимость 3. Сократимость 4. Автоматия

Установите правильную последовательность:

46. При развитии потенциала действия имеет место следующая последовательность фаз : 1_______2_________3_________4___________5__________

47. При развитии потенциала действия имеет место следующая последовательность фаз возбу­димости : 1________2_________3__________4___________5____________

Для контроля усвоения материала 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

Учебно-методические указания для студентов

лечебного факультета

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

Цель занятия:Изучить закономерности формирования возбуждения при действии на возбудимые клетки раздражителей различной силы, частоты, длительности, имеющих разный гради­ент нарастания силы, при раздражении тканей постоянным током. Познакомиться с метода­ми оценки возбудимости нервной и мышечной тканей. Исследовать виды нервных волокон и механизмы проведения по ним биоэлектрического импульса.

В результате изучения темы студенты должны:

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.

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

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

Вопросы для самостоятельной внеаудиторной работы студентов:

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.

• 1) В тетради зарисовать схемыпроведения возбуждения в безмиелиновом и миелинизированном нервном волокне. Тезисно пояснить механизмы проведения возбуждения в этих видах волокон.

• 2) В тетради письменно решитьследующие 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.