Нервно-мышечная система

Методы исследования свойств мышц. Физиологические свойства мышечной ткани обычно изучают на нервно-мышечном препарате лягушки, чаще всего на изолированной икроножной мышце с седалищным нервом. Нервно-мышечный препарат помещают в специальную камеру, в которой поддерживают определенную влажность.

В качестве раздражителя преимущественно используют электрический ток. Однако можно применять механические (щипок, укол, удар), химические (кислоты), температурные (тепло, холод) и другие раздражители.

О функциональном состоянии мышцы судят по результатам регистрации ее Механической реакции (миография) и биопотенциалов (электромиография).

Регистрация мышечного сокращения. Для записи сокращений мышцы ее укрепляют в вертикальном миографе, специальном зажиме, в который помещают бедренную кость нервно-мышечного препарата. Сухожилие мышцы соединяют с пишущим рычажком, свободный конец которого прикладывают к барабану кимографа. Главную часть кимографа - барабан - покрывают бумагой. Барабан приводят в равномерное вращение часовым механизмом или электромотором. Часовой механизм заводят с помощью ключа. Для приведения барабана во вращение смещают стопор, находящийся на стенке коробки часового механизма. Скорость вращения регулируют с помощью специального валика, расположенного на оси барабана. Для замедления вращения применяют крылатки, оказывающие сопротивление действию часового механизма.

Для электрического раздражения мышцы используют электронные стимуляторы или санный аппарат Дюбуа-Реймона.

Основной частью стимулятора является генератор колебаний, включающий электронные лампы или транзисторы. Прибор питается от сети переменного тока и имеет гнезда для подключения электродов. На лицевой панели стимулятора имеются ручки и шкалы. Поворотом тумблера "частота" устанавливают нужную частоту раздражения в секунду, переключателем "длительность" устанавливают необходимую продолжительность стимуляции. С помощью ручки "амплитуда" и тумблера переключения диапазонов амплитуды (×1, ×10) можно изменять величину раздражающего стимула. Имеется тумблер "пуск", при включении которого раздражение подается к препарату. Корпус заземляют.

При раздражении нервно-мышечного препарата возникает мышечное сокращение, которое регистрируется на барабане кимографа в виде кривой, получившей название миограммы.

Задание 1. Приготовление нервно-мышечного препарата лягушки

Для работы необходимы: набор препаровальных инструментов (ножницы большие и малые, пинцет хирургический и глазной, металлический зонд для разрушения спинного мозга, два стеклянных крючка), изоосмотический раствор хлорида натрия для холоднокровных.

Ход работы. 1. Лягушку завернуть в марлевую салфетку, одну браншу ножниц ввести в полость рта, вторую поместить за глазами и, сомкнув их, удалить головной мозг. Зондом разрушить спинной мозг. Острием ножниц проткнуть полость тела, ввести в нее браншу ножниц и, отступя на 1·10^-2 м (1 см) от копчиковой кости, перерезать позвоночник.

2. Держа лягушку за задние лапки и опустив ее головой вниз, отрезать всю свисающую половину туловища и внутренности.

3. Захватить одной рукой остаток позвоночника, другой - край кожи со спины, быстрым движением снять кожу с обеих лапок (в этом случае получают препарат двух задних лапок лягушки).

4. Фиксировать препарат двух лапок так, чтобы они висели вниз под прямым углом к позвоночнику, ножницами осторожно вырезать копчиковую часть. Затем продольно по средней линии отделить лапки друг от друга.

5. Подведя под ахиллово сухожилие браншу ножниц, отделить его по всей длине и, захватив сухожилие пинцетом, оттянуть мышцу в сторону и разорвать фасции, связывающие ее с другими тканями.

6. Для выделения нерва бедро расположить задней поверхностью кверху. Мышцы развести и отпрепарировать двумя стеклянными крючками нерв по всей его длине.

7. Перерезать бедренную кость выше коленного сустава, а кости голени ниже него. Полученный нервно-мышечный препарат поместить в изоосмотический раствор хлорида натрия для холоднокровных.

Задание 2. Изучение физиологических свойств нервов и мышц

Для работы необходимы: электронный стимулятор (или санный аппарат Дюбуа-Реймона), электроды, набор препаровальных инструментов, миограф, кимограф, гальванический пинцет, изоосмотический раствор хлорида натрия для холоднокровных.

Ход работы. 1. Приготовить нервно-мышечный препарат лягушки и фиксировать его в миографе.

2. Соединить сухожилие мышцы с пишущим рычажком.

3. Зарядить пишущий рычажок чернилами.

4. Записать мышечные сокращения при раздражении мышцы непосредственно - прямое раздражение и через нерв - непрямое раздражение: а) гальваническим пинцетом; б) электрическим током; в) щипком.

5. Начиная с минимальной (подпороговое раздражение), изменять силу тока и получить минимальное и максимальное сокращение мышцы.

6. Записать сокращение мышцы при минимальной скорости вращения барабана кимографа.

Задание 3. Регистрация одиночного сокращения изолированной мышцы, зубчатого и гладкого тетануса

Для работы необходимы: электронный стимулятор (санный аппарат Дюбуа-Реймона), электроды, миограф, кимограф, универсальный штатив, писчики, влажная камера, набор препаровальных инструментов, изоосмотический раствор хлорида натрия для холоднокровных.

Ход работы. 1. Приготовить нервно-мышечный препарат лягушки, укрепить его в миографе, соединить с писчиком. Подвести электроды вплотную к мышце.

2. При частоте раздражения 1 Гц (одиночное раздражение) определить пороговую силу раздражения и несколько увеличить ее.

3. Записать на барабане кимографа миограммы при нанесении на мышцу раздражения: а) 1 Гц; б) 5-10 Гц; в) 20-40 Гц.

Задание 4. Зависимость работы изолированной мышцы от нагрузки. Определение мышечной силы

Для работы необходимы: электронный стимулятор (катушка Дюбуа-Реймона), влажная камера с электродами, миограф с подпоркой, набор грузов с крючками, набор препаровальных инструментов, изоосмотический раствор хлорида натрия для холоднокровных.

Ход работы. 1. Приготовить нервно-мышечный препарат лягушки.

2. Изолировать икроножную мышцу.

3. Ахиллово сухожилие соединить с рычагом миографа прочной ниткой или проволокой. Под рычаг поставить особую подпорку, которая будет препятствовать растягиванию мышцы при подвешивании груза и позволит лишь поднимать груз при сокращении.

4. Подобрать силу и частоту раздражений, дающих наиболее высокое тетаническое сокращение. Запись вести на неподвижном барабане кимографа.

5. Записать максимальную высоту сокращения мышцы, без нагрузки.

6. К рычагу (к той же точке, за которую тянет мышца) подвесить груз в 2,5·10^-2-3·10^-2 кг (25-30 г) и снова записать высоту сокращения в ответ на раздражение. Под графиком отметить массу груза.

7. Не меняя силу и частоту раздражения, при постепенном увеличении нагрузки на 5·10^-3 кг (5 г) и одновременной регистрации высоты сокращения найти предельный груз, который мышца может поднять. Эта величина, выраженная в килограммах, и будет соответствовать абсолютной силе мышцы.

8. Вычислить работу мышцы при различных нагрузках по формуле:

где А - работа; m - масса груза; h - высота сокращения.

Задание 5. Эргография

Для работы необходимы: эргограф, кимограф, метроном, набор грузов (1-3 кг), циркуль, линейка.

Ход работы. 1. Укрепить предплечье в станке эргографа.

2. Надеть кожаное кольцо, соединенное с грузом и пишущим устройством, на указательный палец. Остальными пальцами для исключения их движения охватить вертикальный стержень.

3. Подвесить на шнур груз массой 2 кг и включить метроном с частотой 60 ударов в 60 с (1 мин).

4. Обследуемый начинает поднимать груз в заданном ритме до полного утомления.

5. Отметить время начала и окончания работы и определить ее продолжительность.

6. По эргограмме определить величину работы, выполненной сгибателем пальца. Для этого определить высоту каждого подъема кривой, полученные величины сложить и умножить на массу груза.

7. После отдыха повторить исследование с грузом массой 3 кг и частотой совершаемых движений 120 в 60 с (1 мин).

Задание 6. Измерение силы мышц человека при помощи кистевого динамометра (динамометрия)

Для работы необходим: кистевой динамометр.

Ход работы. 1. Определить мышечную силу сгибателей пальцев правой и левой руки с помощью кистевого динамометра.

2. Определить силу обеих рук на растяжение.

3. Определить силу разгибателей пальцев после многократных сжатий пружины динамометра.