Otchyot_2 (1128379)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Дворянинова Екатерина, 311 гр.

БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ:

ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ НЕРВА

Теоретическое введение

Седалищный нерв содержит большое число нервных волокон (аксонов нейронов), каждое из которых может проводить потенциалы действия (ПД). При ПД изменение трансмембранного потенциала примерно в пять раз больше, чем величина пороговой деполяризации. Благодаря этому возбуждение какого-то участка аксона способно вызвать возбуждение в соседних участках, пребывавших до того в состоянии покоя, т.е. привести к распространению ПД по аксону.

При деполяризации мембраны открываются натриевые потенциало-зависимые каналы, и проникновение этого иона в клетку приводит к возникновению быстрого мощного тока в возбужденном участке аксона вследствие развития регенеративного процесса (цикл Ходжкина). Появление ПД в одном участке вызывает местные токи, деполяризующие и возбуждающие соседние участки. Тем самым распространяющийся по аксону сигнал постоянно усиливается и поддерживается на одинаковом уровне, т.к. при ПД благодаря циклу Ходжкина происходит усиление электротонического сигнала приблизительно в пять раз (20 мВ – порог деполяризации в невозбужденной мембране, 100 мВ – общая величина деполяризации при ПД). Ток, входящий в аксон в месте возбуждения, частично распространяется и назад, т.е. в направлении, противоположном распространению нервного импульса. Однако такой ток не вызывает возбуждение мембраны, поскольку её участки, находящиеся непосредственно сзади от распространяющейся волны возбуждения, пребывают в состоянии рефрактерности. Калиевые каналы на таких участках открыты, и числа натриевых каналов, активируемых при деполяризации, недостаточно для того, чтобы входящий натриевый ток компенсировал выход ионов калия из клетки.

У позвоночных животных участки аксона изолированы с помощью миелиновой оболочки. Многослойная миелиновая оболочка периодически прерывается в местах т.н. перехватов Ранвье, и на этих небольших участках возбудимая мембрана аксона контактирует с внеклеточной средой. Из-за высокого сопротивления миелиновой оболочки местные токи, текущие впереди от волны возбуждения, выходят из акона почти исключительно в области перехватов Ранвье. Благодаря этому ПД, возникающий в каком-либо перехвате, электротонически деполяризует лишь мембрану, расположенную в области следующего перехвата. Это обуславливает быстрое сальтоторное проведение, при котором импульсы распространяются прерывисто от перехвата к перехвату.

Нервные волокна, входящие в состав седалищного нерва лягушки могут быть миелинизированными и немиелинизированными, в связи с этим они будут иметь и различные пороги раздражения.

Цель работы

Методом проведения внеклеточной регистрации ПД с общего ствола седалищного нерва травяной лягушки при его электрическом раздражении:

1) зарегистрировать двухфазный потенциал действия лягушки;

2) исследовать зависимость амплитуды потенциала действия от силы раздражающего стимула;

3) определить зависимость порога раздражения нерва от длительности стимула.

Ход работы

Материалы и оборудование.

• стандартный препаровальный набор инструментов (пинцет, ножницы, стеклянные крючки для сепарирования тканей, хлопчатобумажные нитки для наложения лигатур);

• препаровальная ванночка;

• вата;

• раствор Рингера для холоднокровных животных;

Таблица 1.

Раствор Рингера для лягушек

(Раствор готовится на бидистиллированной (в стеклянной аппаратуре) воде. Двууглекислый натрий добавляется к растворам после стерилизации его кипячением).

• катодный осциллограф для регистрации ПД;

• лабораторный электростимулятор для нанесения раздражения;

• изолирующий трансформатор, чтобы уменьшить артефакт от раздражения;

• камера для седалищного нерва из оргстекла, в которую вмонтированы пара раздражающих электродов, заземляющая пластинка, пара регистрирующих электродов. (см. Приложение 1)

Рис. 1. Блок-схема установки для внеклеточной регистрации ПД седалищниго нерва лягушки

Препаровка лягушки.

Стандартная процедура приготовления нервно-мышечного препарата лягушки приведена в «Руководстве к практическим занятиям по физиологии человека и животных» под ред. Ашмарина на стр. 23 — 26.

Проведение эксперимента.

1. За сегмент позвоночника и лигатуру нерв перенесли в специальную камеру с электродами таким образом, чтобы его часть около позвоночника лежала на раздражающих электродах.

2. Включили в сеть блок питания (БП) усилителя, рычажок на панели усилителя – в положение «вкл». Тумблер «Калибровка-Работа» (К-Р) исходно должен стоять в положении «Калибровка», а тумблер калибровочного сигнала – в положении 1 мВ.

3. Запустили программу «Power Graph Professional» (PG).

Для регистрации ПД в правом верхнем углу рабочего окна программы PG должна стоять частота оцифровки сигнала 50кГц. Исходное усиление первого канала - 1 мВ.

1. Убедились, что на усилителе биопотенциалов тумблер (К-Р) стоит в положение «калибровка», а величина калибровочного стимула - на 1мВ.

2. Установили регистрируемый сигнал в положение 0, используя регулятор «Уст. нуля» в правом нижнем углу усилителя биопотенциалов.

3. Для калибровки сигнала нажали и удерживали кнопку калибровки, а ручкой «усиление» вывели линию сигнала до 1мВ на экране. Переключили усилитель в положение «Работа».

4. Включили стимулятор (рычажок «сеть» - должна загореться индикаторная лампочка). На стимуляторе выставлены следующие параметры раздражающих стимулов: длительность 0,5 мс, интервал - на минимуме (при положении множителя на 1), частота около 20Гц (0,2 и множитель 10²). Множитель амплитуды стимула в положении 0,1, а шкала амплитуды в крайнем левом положении.

5. Постепенно увеличивали амплитуду стимула, пока на экране не появится двухфазный ПД.

6. Для более надежного заземления положили маленький ватный тампон, смоченный раствором Рингера на заземляющий электрод в камере с нервом.

Задание 1. Исследование зависимости амплитуды суммарного ПД седалищного нерва лягушки от амплитуды раздражающего стимула.

1. Определение порога раздражения при длительности стимула 0,5 мс. Плавно поворачивая регулятор амплитуды на стимуляторе – нашли порог – в данном случае, это минимальная амплитуда стимула, при которой мы можем «различить» минимальный ПД (на экране появился отличный от нуля двухфазный потенциал).

2. Увеличивали амплитуду стимула до максимума (при положении множителя 0,1 – это 0,6 вольта) и следили за тем, чтобы ПД не выходит за пределы экрана. Уменьшили его амплитуду на экране с помощью настроек программы (или Ctrl и -).

3. Ступенчато увеличивали силу стимула от пороговой (меняется амплитуда ПД). Увеличивали силу стимула до тех пор, пока амплитуда суммарного ПД не перестанет изменяться (три последовательные точки).

Задание 2. Исследование зависимости порога раздражения нерва от длительности раздражающего стимула.

1. На стимуляторе: интервал остается на минимуме (при множителе «1»), частота около 20Гц, меняли длительность стимула от 0,1 мс и искали пороги появления ПД. При совпадении порогов для трех последовательных длительностей, завершили регистрацию.

Результаты и обсуждения

Таблица 2.

Зависимость амплитуды ПД седалищного нерва лягушки от силы стимула

Минимальная амплитуда стимула, при которой мы можем различить минимальный (отличный от 0) двухфазный ПД, составила 0,078 мВ.

Так как в задаче используется метод регистрации ПД с помощью двух внеклеточных электродов (биполярное отведение), на экране осциллографа виден т.н. двухфазный ПД. Сначала волна возбуждения достигла первого регистрирующего электрода, при этом осциллограф зарегистрировал разность потенциалов между возбужденным участком под первым электродом и еще не возбужденным участком под вторым – луч на экране отклоняется вверх. В следующий момент волна возбуждения достигла и второго электрода, осциллограф зарегистрировал отсутствие разности потенциалов между двумя возбужденными участками, его луч возвращается к нулевому уровню. Тот момент, когда возбуждение под первым участком уже завершилось, а под вторым еще сохранилось, регистрируется электродом в виде отклонения луча вниз (разность потенциалов с противоположным знаком). После того, как процессы возбуждения завершились под обоими регистрирующими электродами, луч осциллографа вернётся.

Чем больше амплитуда раздражающего стимула, тем больше возбуждено волокон, следовательно, тем больше разность потенциалов, которую регистрируют внеклеточные электроды. Увеличение амплитуды ПД наблюдается только до того момента, пока сила раздражения не станет пороговой для всех волокон (максимальная сила раздражения).

Таблица 3.

Зависимость порога возникновения ПД седалищного нерва лягушки от длительности стимула

При увеличении длительности стимула порог раздражения снижается. Это объясняется тем, что при продолжительном электрическом раздражении постепенно открывается все большее число натриевых каналов в нервных волокнах седалищного нерва, все быстрее проводится возбуждение от одного участка нерва к другому.

Выводы

• в случае биполярного отведения осциллограф будет выводить двухфазный ПД;

• при достижении электрическим стимулом критической величины хотя бы для одного из нервных волокон, входящих в состав седалищного нерва, последний начинает проводить возбуждение через распространение ПД;

• при увеличении силы стимула амплитуда ПД увеличивается вплоть до максимального значения деполяризации всеми нервными волокнами седалищного нерва;

• при увеличении длительности стимула порог раздражения снижается вследствие пропорционального роста деполяризации и постепенной активации большего числа потенциалозависимых натриевых каналов.

Литература

1. Р. Эккерт и др. Физиология животных: в 2-х т. Т. 1. М.: Мир, 1991.

2. Руководство к практическим занятиям по физиологии человека и животных/ под ред. И. П. Ашмарина, А. А. Каменского. М.: Изд-во МГУ, 2004.

Приложение 1

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лабораторной работы