Почему нейромышечный синапс утомляется быстрее чем мышечное волокно
Работа № Роль нейромышечного синапса в возникновении утомления Виртуальный практикум «LupraFisim»
В возникновении сокращения скелетных мышц задействованы три структуры:
1 двигательный нейрон;
2 нейромышечный синапс;
3 волокно скелетной мышцы.
Из этих трех структур только моторный нейрон не подвержен явлению утомления, его практически не возможно утомить. В двух других структурах возможно возникновение утомления.
Цель: продемонстрировать, что нейромышечный синапс утомляется быстрее, чем мышечное волокно.
Принцип действия: на двигательный нейрон поперечно-полосатой мышцы воздействуют залпом электрических стимулов, одновременно получая миограмму, до тех пор, пока мышца не перестанет сокращаться (проявляется утомление). Затем раздражитель перемещают на саму мышцу и подвергают воздействию стимулов уже непосредственно ее.
— с помощью соответствующих кнопок выберите вариант «НЕПРЯМОЙ СТИМУЛ» (воздействию стимула подвергается двигательный нерв, а непосредственно мышца);
— щелкнув по кнопке «ВОЗДЕЙСТВОВАТЬ ПАЧКОЙ СТИМУЛОВ», начните воздействовать на мышцу группой стимулов;
— внимательно наблюдайте за изменениями, которые претерпевает миограмма; заметьте, что с течением времени амплитуда сокращений постепенно уменьшается;
— после того, как можно констатировать, что мышца более не сокращается (проявляется утомление) при продолжающемся воздействии на нее залпов стимулов, измените способ воздействия, для чего, щелкнув по соответствующей кнопке, выберите вариант «ПРЯМОЙ СТИМУЛ» (то есть стимул, воздействующий непосредственно на мышцу);
— анализируя полученную миограмму, следует констатировать, что, с началом воздействия раздражителем непосредственно на мышцу, она начинает сокращаться снова (призрак того, что утомления в самой мышце еще не возникло, а утомление, проявившееся прежде, возникло из-за утомления нейромышечного синапса), впрочем, с амплитудой несколько меньшей, которая постепенно уменьшается и уменьшается и далее, пока мышца не перестанет сокращаться (возникает собственное мышечное утомление).
ВЫВОД: В сокращении скелетных мышц задействованы три структуры: двигательный нейрон, нейромышечный синапс и волокно скелетной мышцы. Из этих 3-х структур только моторный нейрон не подвержен утомлению. В двух других структурах возможно возникновение утомления. Утомление нервно-мышечного синапса возникает из-за истощения запаса химического медиатора в пресинапсе. Утомление волокон скелетных мышц возникает по двум причинам: из-за скопления метаболитов в мышечных волокнах (вследствие кислородной недостаточности, снижения концентрации Са2+, увеличения содержания иодоцетата) и в результате истощения энергетического субстрата (уменьшения количества АТФ и креатинфосфата).
Тема: Гуморальный механизм регуляции.
Домашнее задание:
1. Дать определение понятия регуляции функции.
2. Перечислите основные механизмы регуляции функции.
1. нервная регуляция функций
2. рефлекторная регуляция соматических функций
3. рефлекторная регуляция вегетативных функций
4. гуморальная регуляция функций
2. Дать определение гуморального механизма регуляции.
Гуморальный механизм регуляции— это один из эволюционно ранних механизмов регуляции процессов жизнедеятельности в организме, осуществляемый через жидкие среды организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость, слюну) с помощью гормонов, выделяемых клетками, органами, тканями. У высокоразвитых животных, включая человека, гуморальная регуляция подчинена нервной регуляции и составляет совместно с ней единую систему нейрогуморальной регуляции. Продукты обмена веществ действуют не только непосредственно на эффекторные органы, но и на окончания чувствительных нервов (хеморецепторы) и нервные центры, вызывая гуморальным или рефлекторным путём те или иные реакции. Так, если в результате усиленной физической работы в крови увеличивается содержание CO2, то это вызывает возбуждение дыхательного центра, что ведёт к усилению дыхания и выведению из организма излишков CO2. Гуморальная передача нервных импульсов химическими веществами, т. е. медиаторами, осуществляется в центральной и периферической нервной системе. Наряду с гормонами важную роль в гуморальной регуляции играют продукты промежуточного обмена.
4. Дать сравнительную характеристику нервного и гуморального механизмов регуляции
| характеристика | гуморальный механизм регуляции | нервный механизм регуляции |
| по скорости | Гормон распространяется со скоростью кровотока | Нервный импульс распространяется с очень высокой скоростью по нервным волокнам |
| по длительности | Длительность действия увеличивается, во-первых, временем циркуляции гормона в крови до его разрушения, во-вторых, длительными изменениями функционирования клеток, которые обусловлены изменением метаболизма и даже структуры клеток. | Длительность действия ограничена быстрым специфическим ответом клетки – сокращение мышцы, выделение секрета. |
| по локальности | Эффект реализуется широко (генерализован) и проявляется во всех органах, где есть клетки-мишени для данного гормона | Эффект строго ограничен (локализован) изменением функционирования только того органа или ткани, который получил «команду» в виде нервного импульса |
5. Перечислите основные группы факторов гуморальной регуляции
Факторы гуморальной регуляции (группы веществ, участвующие в гуморальной регуляции)
2. тканевые гормоны (вещества сходные с гормонами, но не выделяющиеся в кровь)
3. нейропептиды и нейрогормоны
4. электролиты (растворимые соли)
6. Перечислите способы доставки сигнальных молекул к клетке-мишени при гуморальном механизме регуляции.
1. аутокринный механизм
2. паракринный механизм
3. эндокринный механизм
7. Понятие об аутокринном способе передачи сигнальных молекул.
8. Понятие о паракринном способе передачи сигнальных молекул.
9. Понятие о телекринном способе передачи сигнальных молекул.
10. Перечислите принципы регуляции функции.
1. звено полезного приспособительного результата
2. центрального звена
3. исполнительного звена
11. Дайте определение обратной связи.
Обратная связь это при изменении состояния организма, отличающегося от нормы, или приближающегося к предельным границам гомеостаза, развивается деятельность, возвращающая организм в обычный режим. Такой механизм называется отрицательной обратной связью.
12. Виды обратной связи:
1. положительная обратная связь
2. отрицательная обратная связь
13. Дать определение понятия положительной обратной связи.
14. Дать определение понятия отрицательной обратной связи.
Практические работы:
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-11; Просмотров: 1629; Нарушение авторского права страницы
Почему нейромышечный синапс утомляется быстрее чем мышечное волокно
Утомление и его физиологические основы
Под утомлением следует понимать временное понижение работоспособности клетки, органа или организма, которое возникает в результате работы и исчезает после отдыха.
Утомление мышцы. Если на изолированную мышцу наносить одиночные ритмические раздражения индукционным током с частотой 1-2 раза в секунду и на барабане кимографа записывать ее сокращения (миограмма), то можно отметить следующие явления. В первый период опыта наблюдается нарастание величины мышечных сокращений. Повышение работоспособности мышцы является результатом увеличения обменных процессов, возбудимости и лабильности. Затем в течение продолжительного времени наблюдается постоянная амплитуда сокращений мышцы. В дальнейшем отмечается постепенное снижение сократительного эффекта мышцы вплоть до отсутствия ее ответной реакции, что свидетельствует о развитии утомления (рис. 68).
Анализ миограмм показывает, что по мере развития утомления увеличивается продолжительность одиночного мышечного сокращения, главным образом за счет замедленного расслабления мышцы. В дальнейшем увеличивается латентный период сокращения и порог раздражения. При развитии утомления значительно нарастает хронаксия мышцы. Причинами возникающего в мышце утомления являются накопление продуктов обмена веществ (молочная, фосфорная кислоты и др.), уменьшение запаса кислорода и истощение энергетических ресурсов.
Утомление нервно-мышечного препарата. На нерв наносят достаточно сильные (или частые) раздражения и на барабане кимографа регистрируют кривую мышечных сокращений. При длительном раздражении нерва наблюдается постепенное снижение амплитуды сокращений и даже отсутствие ответной реакции мышцы (см. рис. 68). Ослабление силы наносимого раздражения или уменьшение его частоты также не сопровождается ответной реакцией мышцы, что свидетельствует о развитии утомления в нервно-мышечном препарате (см. рис. 68, Б).
Для того чтобы ответить на вопрос, в какой структуре нервно-мышечного препарата в первую очередь развивается утомление, перейдем к прямому раздражению мышцы стимулами исходной силы или частоты. В этом случае наблюдается восстановление механической реакции мышцы. Логично предположить, что утомление развилось либо в нерве, либо в мионевральном синапсе. Работами Н. Е. Введенского установлено, что нерв практически неутомляем. Следовательно, утомление в первую очередь развивается в области мионеврального синапса нервно-мышечного препарата лягушки, что связывают с истощением запасов медиатора в терминали нервного волокна. Кроме того, если сравнить лабильность различных образований нервно-мышечного препарата, то окажется, что функциональная подвижность мионеврального синапса самая низкая (рис. 69). В связи с этим в синапсе быстрее наступает утомление, как в структуре с более низкой лабильностью.
Отечественные физиологи И. М. Сеченов, И. П.Павлов, А. А. Ухтомский, Л. А. Орбели к проблеме утомления целостного организма подходили с позиций ведущей роли в ней центральной нервной системы. В организме, единство которого обеспечивается совместной деятельностью центральных и периферических нервных механизмов, утомление развивается раньше всего в нервных центрах.
На быстроту наступления утомления при длительном выполнении физической или умственной работы оказывают влияние режим жизни человека, условия его питания, сна, состояния центральной нервной системы, степень тренированности и т. д.
В конце прошлого столетия физиологи начали изучать отдельные проявления утомления. Итальянский ученый Моссо предложил эргографический метод исследования у человека процесса утомления, наступающего при мышечной работе. С помощью прибора эргографа было изучено влияние ритма выполняемой работы и величины поднимаемого груза на скорость возникновения утомления. Сущность эргографического метода состоит в том, что обследуемому предлагают путем разгибания и сгибания пальца верхней конечности, фиксированной в приборе, поднимать и опускать определенной величины груз в ритме ударов метронома. Движения пальца регистрируют на барабане кимографа. Кривую мышечных сокращений, записанную с помощью эргографа, называют эргограммой (рис. 70). Было установлено, что на развитие утомления в первую очередь оказывает влияние ритм выполняемой работы.
Рис. 70. Эргограмма
И. М. Сеченов изучал утомление, регистрируя сокращение мышц при поднятии груза на эргографе, сконструированном им самим. И. М. Сеченов обнаружил, что работоспособность утомленной руки во время ее отдыха восстанавливается полнее и лучше в том случае, если в этот период выполняет работу другая рука. Такое же влияние на работоспособность утомленной руки оказывает раздражение индукционным током афферентных нервов кисти другой руки, а также работа ногами, связанная с подъемом тяжести, и вообще двигательная активность.
Увеличение работоспособности после активного отдыха обусловлено повышением возбудимости нейронов центральной нервной системы под влиянием нервных импульсов, поступающих от проприорецепторов, а также адаптационно-трофическим воздействием симпатической нервной системы на утомленные мышечные группы (И. М. Сеченов, Л. А. Орбели).
Таким образом, лучшим способом борьбы с утомлением является смена формы труда, смена одного вида деятельности другим.
Почему нейромышечный синапс утомляется быстрее чем мышечное волокно
Утомление и его физиологические основы
Под утомлением следует понимать временное понижение работоспособности клетки, органа или организма, которое возникает в результате работы и исчезает после отдыха.
Утомление мышцы. Если на изолированную мышцу наносить одиночные ритмические раздражения индукционным током с частотой 1-2 раза в секунду и на барабане кимографа записывать ее сокращения (миограмма), то можно отметить следующие явления. В первый период опыта наблюдается нарастание величины мышечных сокращений. Повышение работоспособности мышцы является результатом увеличения обменных процессов, возбудимости и лабильности. Затем в течение продолжительного времени наблюдается постоянная амплитуда сокращений мышцы. В дальнейшем отмечается постепенное снижение сократительного эффекта мышцы вплоть до отсутствия ее ответной реакции, что свидетельствует о развитии утомления (рис. 68).
Анализ миограмм показывает, что по мере развития утомления увеличивается продолжительность одиночного мышечного сокращения, главным образом за счет замедленного расслабления мышцы. В дальнейшем увеличивается латентный период сокращения и порог раздражения. При развитии утомления значительно нарастает хронаксия мышцы. Причинами возникающего в мышце утомления являются накопление продуктов обмена веществ (молочная, фосфорная кислоты и др.), уменьшение запаса кислорода и истощение энергетических ресурсов.
Утомление нервно-мышечного препарата. На нерв наносят достаточно сильные (или частые) раздражения и на барабане кимографа регистрируют кривую мышечных сокращений. При длительном раздражении нерва наблюдается постепенное снижение амплитуды сокращений и даже отсутствие ответной реакции мышцы (см. рис. 68). Ослабление силы наносимого раздражения или уменьшение его частоты также не сопровождается ответной реакцией мышцы, что свидетельствует о развитии утомления в нервно-мышечном препарате (см. рис. 68, Б).
Для того чтобы ответить на вопрос, в какой структуре нервно-мышечного препарата в первую очередь развивается утомление, перейдем к прямому раздражению мышцы стимулами исходной силы или частоты. В этом случае наблюдается восстановление механической реакции мышцы. Логично предположить, что утомление развилось либо в нерве, либо в мионевральном синапсе. Работами Н. Е. Введенского установлено, что нерв практически неутомляем. Следовательно, утомление в первую очередь развивается в области мионеврального синапса нервно-мышечного препарата лягушки, что связывают с истощением запасов медиатора в терминали нервного волокна. Кроме того, если сравнить лабильность различных образований нервно-мышечного препарата, то окажется, что функциональная подвижность мионеврального синапса самая низкая (рис. 69). В связи с этим в синапсе быстрее наступает утомление, как в структуре с более низкой лабильностью.
Отечественные физиологи И. М. Сеченов, И. П.Павлов, А. А. Ухтомский, Л. А. Орбели к проблеме утомления целостного организма подходили с позиций ведущей роли в ней центральной нервной системы. В организме, единство которого обеспечивается совместной деятельностью центральных и периферических нервных механизмов, утомление развивается раньше всего в нервных центрах.
На быстроту наступления утомления при длительном выполнении физической или умственной работы оказывают влияние режим жизни человека, условия его питания, сна, состояния центральной нервной системы, степень тренированности и т. д.
В конце прошлого столетия физиологи начали изучать отдельные проявления утомления. Итальянский ученый Моссо предложил эргографический метод исследования у человека процесса утомления, наступающего при мышечной работе. С помощью прибора эргографа было изучено влияние ритма выполняемой работы и величины поднимаемого груза на скорость возникновения утомления. Сущность эргографического метода состоит в том, что обследуемому предлагают путем разгибания и сгибания пальца верхней конечности, фиксированной в приборе, поднимать и опускать определенной величины груз в ритме ударов метронома. Движения пальца регистрируют на барабане кимографа. Кривую мышечных сокращений, записанную с помощью эргографа, называют эргограммой (рис. 70). Было установлено, что на развитие утомления в первую очередь оказывает влияние ритм выполняемой работы.
Рис. 70. Эргограмма
И. М. Сеченов изучал утомление, регистрируя сокращение мышц при поднятии груза на эргографе, сконструированном им самим. И. М. Сеченов обнаружил, что работоспособность утомленной руки во время ее отдыха восстанавливается полнее и лучше в том случае, если в этот период выполняет работу другая рука. Такое же влияние на работоспособность утомленной руки оказывает раздражение индукционным током афферентных нервов кисти другой руки, а также работа ногами, связанная с подъемом тяжести, и вообще двигательная активность.
Увеличение работоспособности после активного отдыха обусловлено повышением возбудимости нейронов центральной нервной системы под влиянием нервных импульсов, поступающих от проприорецепторов, а также адаптационно-трофическим воздействием симпатической нервной системы на утомленные мышечные группы (И. М. Сеченов, Л. А. Орбели).
Таким образом, лучшим способом борьбы с утомлением является смена формы труда, смена одного вида деятельности другим.
рабочая тетрадь клетка. Материалы для подготовки к занятию Лекция. Введение в физиологию клетки Материалы для подготовки Строение клетки
Работа № Роль нейромышечного синапса в возникновении утомления Виртуальный практикум «LupraFisim»
В возникновении сокращения скелетных мышц задействованы три структуры:
1 двигательный нейрон;
2 нейромышечный синапс;
3 волокно скелетной мышцы.
Из этих трех структур только моторный нейрон не подвержен явлению утомления, его практически не возможно утомить. В двух других структурах возможно возникновение утомления.
Цель: продемонстрировать, что нейромышечный синапс утомляется быстрее, чем мышечное волокно.
Принцип действия: на двигательный нейрон поперечно-полосатой мышцы воздействуют залпом электрических стимулов, одновременно получая миограмму, до тех пор, пока мышца не перестанет сокращаться (проявляется утомление). Затем раздражитель перемещают на саму мышцу и подвергают воздействию стимулов уже непосредственно ее.
— с помощью соответствующих кнопок выберите вариант «НЕПРЯМОЙ СТИМУЛ» (воздействию стимула подвергается двигательный нерв, а непосредственно мышца);
— щелкнув по кнопке «ВОЗДЕЙСТВОВАТЬ ПАЧКОЙ СТИМУЛОВ», начните воздействовать на мышцу группой стимулов;
— внимательно наблюдайте за изменениями, которые претерпевает миограмма; заметьте, что с течением времени амплитуда сокращений постепенно уменьшается;
— после того, как можно констатировать, что мышца более не сокращается (проявляется утомление) при продолжающемся воздействии на нее залпов стимулов, измените способ воздействия, для чего, щелкнув по соответствующей кнопке, выберите вариант «ПРЯМОЙ СТИМУЛ» (то есть стимул, воздействующий непосредственно на мышцу);
— анализируя полученную миограмму, следует констатировать, что, с началом воздействия раздражителем непосредственно на мышцу, она начинает сокращаться снова (призрак того, что утомления в самой мышце еще не возникло, а утомление, проявившееся прежде, возникло из-за утомления нейромышечного синапса), впрочем, с амплитудой несколько меньшей, которая постепенно уменьшается и уменьшается и далее, пока мышца не перестанет сокращаться (возникает собственное мышечное утомление).
При непрямом воздействии на мышечное волокно происходят сокращения мышцы, причем с течением времени их амплитуда уменьшается вплоть до полного прекращения. При переключении на прямое стимулирование мышца вновь начинает сокращаться примерно так же, как и в первом случае.
Раньше всего утомление наступает в зоне передачи сигнала от нерва к мышце – синаптической бляшке. Далее при переключении на непосредственное стимулирование мышцы происходит и ее утомление. Нервная ткань более склонна к утомлению.
Занятие №7
Тема: Гуморальный механизм регуляции.
Материалы для подготовки к занятию:
Лекция. Молекулярные механизмы нейрогуморальной регуляции
1. Дать определение понятия регуляции функции.
Регуляция – управление физиологическими функциями, деятельностью клеток, тканей, органов, систем, поведением организма, осуществление взаимодействия организма и окружающей среды
2. Перечислите основные механизмы регуляции функции.
3. Дать определение гуморального механизма регуляции.
4. Дать сравнительную характеристику нервного и гуморального механизмов регуляции
| характеристика | гуморальный механизм регуляции | нервный механизм регуляции |
| по скорости | Гормон распространяется со скоростью кровотока | Нервный импульс распространяется с очень высокой скоростью по нервным волокнам |
| по длительности | Длительность действия увеличивается, во-первых, временем циркуляции гормона в крови до его разрушения, во-вторых, длительными изменениями функционирования клеток, которые обусловлены изменением метаболизма и даже структуры клеток. | Длительность действия ограничена быстрым специфическим ответом клетки – сокращение мышцы, выделение секрета. |
| по локальности | Распространение гормонов и БАВ с током крови. Эффект реализуется широко (генерализован) и проявляется во всех органах, где есть клетки-мишени для данного гормона | Распространение нервного импульса по нервным волокнам. Эффект строго ограничен (локализован) изменением функционирования только того органа или ткани, который получил «команду» в виде нервного импульса |
5. Перечислите основные группы факторов гуморальной регуляции
Факторы гуморальной регуляции (группы веществ, участвующие в гуморальной регуляции)
1. Неорганические метаболиты и ионы. Например, катионы кальция, водорода, углекислый газ.
2. Гормоны желез внутренней секреции. Вырабатываются специализированными инкреторными железами. Это инсулин, тироксин и др.
4. Биологически активные вещества, обеспечивающие креаторные связи между клетками ткани. Это белковые макромолекулы, выделяемые ими. Они регулируют дифференцировку, рост и развитие всех клеток составляющих ткань и обеспечивают функциональное объединение клеток в ткань. Такими белками являются, например, кейлоны, которые тормозят синтез ДНК и деление клеток.
6. Перечислите способы доставки сигнальных молекул к клетке-мишени при гуморальном механизме регуляции.
2. Взаимодействие молекул клеточных мембран
3. Передача сигнальных молекул через межклеточное пространство
7. Понятие об аутокринном способе передачи сигнальных молекул.
8. Понятие о паракринном способе передачи сигнальных молекул.
9. Понятие о телекринном способе передачи сигнальных молекул.
телекринный способ – это способ передачи сигнальных молекул непосредственно от наружной поверхности мембраны одной клетки на мембрану другой. Это происходит при условии непосредственного контакта (прикрепления, адгезионного сцепления) мембран двух клеток. Такое прикрепление происходит, например, при взаимодействии лейкоцитов и тромбоцитов с эндотелием кровеносных капилляров в месте, где имеется воспалительный процесс
10. Перечислите принципы регуляции функции.
1. Для нормальной регуляции функций организма необходимо взаимодействие нервной и гуморальной систем.
2. Нейрогуморальная регуляция объединяет все функции организма для достижения цели, при этом организм функционирует как единое целое.
3. Организм находится в неразрывном единстве с внешней средой благодаря активности нервной системы, деятельность которой осуществляется на основе рефлексов.
11. Дайте определение обратной связи.
Обратная связь это процесс, приводящий к тому, что результат функционирования какой-либо системы влияет на параметры, от которых зависит функционирование этой системы.
Вопросы для самоконтроля:
1. Понятие о регуляции функции, ее значение для адаптации.
2. Понятие о механизме регуляции функции. Основные механизмы регуляции с краткой сравнительной характеристикой.
3. Понятие о гуморальном механизме регуляции, основные факторы гуморальной регуляции.
4. Понятие о гормональной регуляции. Понятие гормона, их биологическое значение.
5. Классификация и основные свойства гормонов.
6. Секреция, транспорт, инактивация гормонов.
7. Основные принципы регуляции функции.
8. Понятие обратной связи. Положительная и отрицательная обратная связь.
Практические работы:
Работа №1. Воздействие медикаментов и медиаторов на деятельность сердца. Виртуальный практикум «LupraFisim»
Пронаблюдать возможность влияния гуморальных факторов на изолированное сердце лягушки.
Оборудование: Р-ры KCl, CaCl2, адреналина.
Объект исследования: Лягушка.
Ход работы: Подсчитать частоту сокращений изолированного сердца лягушки до и после добавления растворов электролитов и адреналина.
Результаты занести в таблицу:
| ЧСС | До воздействий | После добавления раствора |
| CaCl2 | 1,1 сокращений в секунду | 1,1 сокращений в секунду |
| KCl | 1,1 сокращений в секунду | 1,1 сокращений в секунду |
| Адреналин | 1,1 сокращений в секунду | 1,1 сокращений в секунду |
Действие химических медиаторов на изолированное сердце несущественно влияет на изменение частоты ЧСС.
Тема: Физиология клетки. Механизмы межклеточного взаимодействия
Алгоритм проведения зачетного занятия.
1. Тестирование, каждый студент получает задание из 50 тестов по всем модулям дисциплины.
«Зачтено» если студент суммарно набрал не менее 70% правильных ответов.