История изучения биоэлектрических явлений

История изучения биоэлектрических явлений

ОПЫТ 1

Первый («балконный») опыт Л.Гальвани состоял в том, что препарат задних лапок лягушек на медном крючке был подвешен в грозу к железному балкону. Учёного интересовало влияние электрических грозовых разрядов на мышцы лягушки. Влияние молнии на мышцы лягушки он не заметил, но отметил другое — от ветра в дождь препарат задевал балконные перила, и в этот момент мышцы сокращались. По Гальвани, это было результатом замыкания цепи тока, в результате чего "живое электричество'' вызывало сокращение. Однако итальянский физик Александро Вольта (Volta A.) не согласился с таким объяснением. Он считал, что результаты опыта Гальвани необходимо трактовать по другому — источником электрического является "гальваническая пара" - железо-медь.

В ответ Гальвани поставил 2 ОПЫТ (опыт без металла), который доказывал идею автора: набрасывался нерв между поврежденной и неповрежденной поверхностями мышцы и в ответ - сокращение мышцы. В ответ Гальвани поставил второй опыт (опыт без металла), который доказывал идею автора: набрасывался нерв между поврежденной и неповрежденной поверхностями мышцы и в ответ - сокращение мышцы. Однако первые прямые измерения потенциалов в живых тканях стали возможны только после изобретения гальванометров. Kачественно новый этап в изучении электрических явлений в живых тканях — 40—50-е годы XX века. С помощью внутриклеточных микроэлектродов удалось произвести прямую регистрацию электрических потенциалов клеточных мембран.

Понятие «мембранный потенциал»

Мембранный потенциал (МП) – это разность потенциалов, существующую между цитоплазмой и окружающим клетку наружным раствором.

Измерение мембранного потенциала – с помощью электродов: активный электрод располагают внутри клетки, пассивный – снаружи.

Регистрация потенциала покоя

Двумя способами:

1. методом повреждения

2. методом внутриклеточного отведения

Чтобы измерить потенциал покоя и тем более проследить его изменения, вызываемые каким-либо воздействием на клетку, применяют технику внутриклеточных микроэлектродов. Микроэлектрод представляет собой микропипетку, из стеклянной трубочки. Микропипетку заполняют солевым раствором погружают в него металлический электрод (хлорированную серебряную проволочку) и соединяют с электроизмерительным прибором (осциллографом), снабженным усилителем постоянного тока. До прокола мембраны микроэлектродом разность потенциалов между активным и индифферентным электродом равна нулю. Kак только микроэлектрод прокалывает поверхностную мембрану клетки, регистрируется разность потенциалов между поверхностью и содержимым клетки, равная потенциалу покоя клетки.  У различных клеток мембранный потенциал покоя варьирует от –50 до –90 мВ.

ЗАКОНЫ РАЗДРАЖЕНИЯ: СИЛЫ, ВРЕМЕНИ, ГРАДИЕНТА

Раздражитель может вызвать возбуждение, если он достаточно сильный (закон силы), длительный (закон времени) и быстро нарастает (закон градиента).

Закон времени

Следует подчеркнуть, что согласно закону времени, слишком короткие по длительности стимулы не способны вызвать возбуждение, какими бы сильными они небыли. Важным следствием закона времени является введение понятия полезное время – минимальное время, которое необходимо для действия рассматриваемого раздражителя, чтобы возникло возбуждение. Чем больше сила раздражителя, тем меньше полезное время.

Закон градиента

Раздражители с очень медленной скоростью нарастания, даже если они действуют очень длительное время, вообще не способны вызвать ответную реакцию типа распространяющегося возбуждения (рис.). Эти закономерности лежат в основе физиологического явления, получившего название аккомодации. Аккомодация возбудимых структур, которая возникает при воздействии медленно нарастающих по силе раздражителей, выражается в повышении порога возбудимости

ЗАКОНЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ: «ВСЁ ИЛИ НИЧЕГО», «СИЛЫ»

Парабиоз Веденского

 Опыты проводились на нервно-мышечном препарате. Нервно-мышечный препарат помещался во влажную камеру, а на его нерв накладывались три пары электродов:

1.для нанесения раздражении (стимуляции)

2. для отведения биотоков до участка, на который предполагалось воздействовать химическим веществом.

 3. для отведения биотоков после участка, на который предполагалось воздействовать химическим веществом.

Если же участок между раздражающими электродами и мышцей подвергнуть действию наркотических веществ и продолжать раздражать нерв, то ответ на раздражение через некоторое время исчезает. Отметив это явление, Н.Е.Введенский показал, что в реакции нерва на воздействие наркотических веществ можно выделить три последовательно сменяющиеся фазы:

1. уравнительную

2. парадоксальную

 3. тормозную

Если наркотическое вещество продолжает действовать после развития тормозной фазы, то в нерве могут произойти необратимые изменения и он погибает.

 

Распространение электротона

С помощью распространения электротона (главным образом катэлектротона) осуществляется функциональная связь между различными участками мембраны в клетках, не генерирующих ПД (глия, эпителий, так называемые тонические мышечные волокна. Если источник тока действует достаточно долго, то вдоль волокна (в обоих направлениях от электрода) устанавливается определенный градиент электротона (около анода — градиент гиперполяризации, около катода — деполяризации). В толстых волокнах электротон при прочих равных условиях распространяется дальше, чем в тонких. Специального внимания заслуживают моменты становления и исчезновения градиентов электротона в волокне. Быстрее прочих заряжается ближайшая к источнику, медленнее всех - наиболее удаленная часть мембраны

 

Класссификация волокон

В 1939 г. американские физиологи Джозеф Эрлангер и Герберт С.Гассер зарегистрировали токи действия от целого нервного ствола седалищного нерва лягушки на разных расстояниях от стимулирующего электрода Было установлено, что регистрируемый суммарный потенциал имеет ряд пиков, которые были обозначены буквами латинского алфавита A, B, C. Пик A имел дополнительные пики, помеченные греческими буквами α, β, γ, δ. В 1944 г.

Аβ Кожные аференты прикосновения и давления

Аγ Двигательные волокна мышечных веретен

 Аδ Кожные афференты температуры и боли

В Вегетативные преганглионарные волокна

С Кожные афференты боли. Симпатические постганглионарные волокна (немиелинизированные)

 

33

34

35. Классификация межнейронных синапсов

В зависимости от контактов, синапсы бывают:

 1) аксосоматические – где аксон одной нервной клетки оканчивается на теле (соме) другой нервной клетки;

2) аксоаксональные – где аксон одной нервной клетки оканчивается на аксоне другой;

 3) аксодендрические – на дендрите другой.

 

36. Различают несколько видов химических синапсов:

1) холинэргические. В них происходит передача возбуждения при помощи ацетилхолина;

2) адренэргические. В них происходит передача возбуждения при помощи трех катехоламинов;

 3) дофаминэргические. В них происходит передача возбуждения при помощи дофамина;

 4) гистаминэргические. В них происходит передача возбуждения при помощи гистамина;

5) ГАМКэргические. В них происходит передача возбуждения при помощи гаммааминомасляной кислоты, т. е. развивается процесс торможения

40,41.

42.

43.

44.

46.

49.

Электромеханическое сопряжение - это цикл последовательных процессов, начинающийся с возникновения потенциала действия ПД на сарколемме (клеточной мембране) и заканчивающийся сократительным ответом мышцы.

51.

Типы мышечного сокращения

Изотонический режим — сокращение, при котором мышца укорачивается без формирования напряжения. Такое сокращение возможно при пересечении или разрыве сухожилия или в эксперименте на изолированной (удаленной из организма) мышце.

Изометрический режим — сокращение, при котором напряжение мышцы возрастает, а длина практически не уменьшается. Такое сокращение наблюдается при попытке поднять непосильный груз.

Ауксотонический режим - сокращение, при котором длина мышцы изменяется по мере увеличения ее напряжения. Такой режим сокращений наблюдается при осуществлении трудовой деятельности человека.

Если напряжение мышцы возрастает при ее укорочении, то такое сокращение называют концентрическим, а в случае увеличении напряжения мышцы при ее удлинении (например, при медленном опускании груза) - эксцентрическим сокращением

Режимы мышечных сокращений

54.

Тетанусом -называют сокращение мышцы, возникающее в результате суммирования сокращений ее моторных единиц, вызванных поступлением к ним множества нервных импульсов от моторных нейронов, иннервирующих данную мышцу. Суммирование усилий, развиваемых при сокращении волокон множества двигательных единиц, способствует увеличению силы тетанического сокращения мышцы и влияет на длительность сокращения.

 Различают зубчатый и гладкий тетанус. Для наблюдения в эксперименте зубчатого тетануса мышцы ее стимулируют импульсами электрического тока с такой частотой, чтобы каждый последующий стимул наносился после фазы укорочения, но еще до окончания расслабления. Гладкое тетаническое сокращение развивается при более частых раздражениях, когда последующие воздействия наносятся во время развития укорочения мышцы.

Сила и работа мышц

Максимальная сила мышц – это величина максимального напряжения, которое может развить мышца. Она зависит от строения мышцы, ее функционального состояния, исходной длины, а также пола, возраста, степени тренированности человека.

В зависимости от строения, выделяют мышцы с параллельными волокнами (например портняжная), веретенообразные (двуглавая мышца плеча), перистые (икроножная). У этих типов мышц различная площадь поперечного физиологического сечения – это сумма площадей поперечного сечения всех мышечных волокон, образующих мышцу. Наибольшая площадь поперечного физиологического сечения, а, следовательно, и сила, у перистых мышц. Наименьшая у мышц с параллельным расположением волокон. При умеренном растяжение мышцы сила ее сокращения возрастает, но при перерастяжении уменьшается. При умеренном нагревании сила также увеличивается, а при охлаждении снижается. Сила мышц снижается при утомлении, нарушениях метаболизма и т.д

Работу мышц делят на динамическую и статическую Динамическая выполняется при перемещении груза. При динамической работе изменяется длина мышцы и ее напряжение. Следовательно мышца работает в ауксотоническом режиме. При статической работе перемещения груза не происходит, т.е. мышца работает в изометрическом режиме.

Закон средних нагрузок

Правило средних нагрузок – мышца может совершить максимальную работу при средних нагрузках. Работа мышц измеряется произведением поднятого груза на величину укорочения мышцы. Между грузом, который поднимает мышца, и выполняемой ею работой существует следующая закономерность. Внешняя работа мышцы равна нулю, если мышца сокращается без нагрузки. По мере увеличения груза работа сначала увеличивается, а затем постепенно падает. Наибольшую работу мышца совершает при некоторых средних нагрузках

История изучения биоэлектрических явлений

ОПЫТ 1

Первый («балконный») опыт Л.Гальвани состоял в том, что препарат задних лапок лягушек на медном крючке был подвешен в грозу к железному балкону. Учёного интересовало влияние электрических грозовых разрядов на мышцы лягушки. Влияние молнии на мышцы лягушки он не заметил, но отметил другое — от ветра в дождь препарат задевал балконные перила, и в этот момент мышцы сокращались. По Гальвани, это было результатом замыкания цепи тока, в результате чего "живое электричество'' вызывало сокращение. Однако итальянский физик Александро Вольта (Volta A.) не согласился с таким объяснением. Он считал, что результаты опыта Гальвани необходимо трактовать по другому — источником электрического является "гальваническая пара" - железо-медь.

В ответ Гальвани поставил 2 ОПЫТ (опыт без металла), который доказывал идею автора: набрасывался нерв между поврежденной и неповрежденной поверхностями мышцы и в ответ - сокращение мышцы. В ответ Гальвани поставил второй опыт (опыт без металла), который доказывал идею автора: набрасывался нерв между поврежденной и неповрежденной поверхностями мышцы и в ответ - сокращение мышцы. Однако первые прямые измерения потенциалов в живых тканях стали возможны только после изобретения гальванометров. Kачественно новый этап в изучении электрических явлений в живых тканях — 40—50-е годы XX века. С помощью внутриклеточных микроэлектродов удалось произвести прямую регистрацию электрических потенциалов клеточных мембран.