От силы раздражения ( I ) и запись сокращения мышцы ( II )

Обозначения: 0 − подпороговое раздражение; а – пороговое раздражение; б − сверхпороговое раздражение; в − субмаксимальное раздражение; г − максимальное раздражение; ж − супермаксимальное раздражение; д − оптимальное раздражение; е − пессимальное раздражение.

 

Включите в сеть стимулятор и при частоте электрического тока 1 Гц плавно увеличивайте амплитуду раздражения. Найдите минимальную силу раздражения, вызывающую первое слабое сокращение икроножной мышцы. Это пороговая сила раздражения. Запишите на кимографе ответную реакцию мышцы на пороговое раздражение. Передвиньте барабан кимографа рукой на небольшое расстояние (0,5 см). Увеличьте силу раздражения, передвинув переключатель по шкале «амплитуда» на одно деление, и запишите на кимографе ответную реакцию мышцы на это раздражение. После каждой записи барабан кимографа передвигайте на примерно одинаковое расстояние (0,5 см). Несколько раз увеличивайте интенсивность раздражения и записывайте ответную реакцию мышцы. Так вы зарегистрируете несколько эффектов мышцы на сверхпороговое (субмаксимальное) раздражение.

Продолжайте увеличивать амплитуду раздражения и каждый раз записывайте на кимографе ответную реакцию мышцы на раздражение. Заметьте, что по достижении определенной интенсивности раздражения ответная реакция мышцы с увеличением силы раздражения перестает возрастать. Минимальная сила раздражения, при которой вы зарегистрируете самое сильное сокращение мышцы, будет максимальной силой раздражения. Продолжая увеличивать интенсивность супермаксимального раздражения, убедитесь, что ответная реакция сначала остается прежней, а затем уменьшается. Так вы зарегистрируете реакции мышцы на оптимальное и пессимальное раздражение.

2. Зарисуйте полученную в результате проведения работы кимограмму и отметьте зарегистрированные ответные реакции мышцы на пороговое, субмаксимальное, максимальное, оптимальное и пессимальное раздражение.

 

Контрольные вопросы

Опишите особенности зависимости силы сокращения от силы раздражения.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

 

Объясните, почему сокращение скелетной мышцы не подчиняется закону «все или ничего», и с чем связано изменение силы сокращения при увеличении силы раздражения.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

 

Подпись преподавателя_______________________

 

Часть 2. ДЕЙСТВИЕ РАЗЛИЧНОГО ПО ЧАСТОТЕ РАЗДРАЖИТЕЛЯ

Различают два основных вида мышечных сокращений: одиночные и тетанические (рис.8). Если раздражать мышцу серией электрических импульсов с большими интервалами времени между ними (1 импульс в 1 с), то на каждый импульс возникает одиночное сокращение. Такие интервалы оказываются достаточными для сокращения мышцы и полного ее расслабления. Тетаническое сокращение, или тетанус,возникает при ритмической стимуляции мышцы с частотой более 5 импульсов в 1 с. При этом происходит наложение и слияние одиночных сокращений. Последующий импульс вызывает сокращение большей высоты, чем предыдущий, вследствие попадания в фазу повышенной возбудимости мышцы, поэтому амплитуда тетанического сокращения больше одиночного.

Рис. 8. Сокращения скелетной мышцы при разной частоте раздражения

Различают тетанус зубчатый и гладкий, или сплошной. Если каждый новый раздражающий импульс приходит в тот момент, когда мышца не полностью расслабилась после предыдущего сокращения, то наблюдается зубчатый тетанус – длительное слитное сокращение, в котором каждая фаза расслабления оказывается незавершенной. Если каждый последующий импульс приходит в фазу укорочения предыдущего цикла сокращения, то наблюдается гладкий, или сплошной, тетанус – длительное слитное сокращение, не прерываемое расслаблением.

Скелетные мышцы в раннем детском возрасте характеризуются низкой лабильностью, которая объясняется большой продолжительностью ПД и фазой абсолютной рефрактерности. С возрастом лабильность мышц повышается, что ведет к увеличению быстроты движений.

Особенностью сократимости мышц новорожденных является медленный характер (низкая скорость) одиночных мышечных сокращений, обусловленный большой продолжительностью как фазы укорочения, так и фазы расслабления. Поэтому кривая одиночного мышечного сокращения у новорожденных резко растянута во времени. Тетанус новорожденного имеет пологое начало и постепенное расслабление, напоминая тетанус утомленной мышцы взрослого человека. Кроме того, у новорожденных отсутствуют различия в скорости сокращения будущих быстрых и медленных мышц, хотя сами мышцы уже различаются по цвету (белые и красные), а также по гистохимическим признакам. Уже в первые дни постнатальной жизни отмечается дифференцировка мышц на быстрые и медленные. После рождения наблюдается ускорение сокращений не только быстрых, но и медленных мышечных волокон. У медленных волокон в дальнейшем происходит вторичное замедление сокращений. Однако скорость сокращения медленных мышц у взрослых гораздо больше, чем у новорожденных детей. Становление скоростных характеристик мышечных частей моторных единиц в постнатальном онтогенезе зависит от созревания иннервирующих их мотонейронов. Скорость проведения возбуждения по мышечным волокнам у новорожденных детей низкая. С возрастом она постепенно повышается, что обусловлено увеличением диаметра мышечных волокон и амплитуды потенциала действия.

Цель работы: изучить особенности сокращения скелетной мышцы при разной частоте раздражения.

Для работы необходимы: бинт, набор инструментов для препарирования, раствор Рингера, нитки, штатив с зажимом, миограф, чернила, кимограф, стимулятор, электроды. Исследование про­водят на лягушке.

Ход работы

1. Изучите зависимость характера сокращения мышцы от частоты раздражения.

Приготовьте нервно-мышечный препарат. Закрепите его в штативе. Для этого часть бедренной кости препарата укрепите зажимом. Ахиллово сухожилие посредством нитки соедините с миографом. Писчик пропитайте чернилами и приблизьте к барабану кимографа. Нерв препарата положите на электроды, соединенные со стимулятором (рис. 8, I). Периодически увлажняйте нервно-мышечный препарат раствором Рингера.

Включите в сеть стимулятор и при частоте электрического тока 1 Гц подберите амплитуду раздражения, вызывающую хорошее сокращение мышцы. Сняв флюгер, пустите барабан кимографа на быстрый ход. Запишите одиночные сокращения мышцы. Увеличьте частоту раздражения до 10 Гц, оставив его силу прежней, и запишите зубчатый тетанус. Увеличьте частоту раздражения до 20 Гц, амплитуду раздражения оставьте прежней и запишите гладкий тетанус. Отметьте большую высоту тетанических сокращений по сравнению с одиночными сокращениями при одинаковой интенсивности раздражения.

2. Зарисуйте полученную в результате проведения работы кимограмму и отметьте одиночное сокращение, зубчатый и гладкий тетанус.

Контрольные вопросы

Сделайте заключение о физиологических механизмах зубчатого и сплошного тетануса.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Охарактеризуйте ответные реакции мышцы на раздражители разной частоты.

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Чем объясняется наличие в эмбриональном периоде только медленных одиночных сокращений мышечных волокон?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Подпись преподавателя_______________________

Лабораторная работа 4