Поняття збудливості - одне з найважливіших в фізіології. Його необхідно міцно засвоїти. Перші завдання дуже прості. Нехай це Вас не дивує. Перед серйозною роботою потрібна розминка. Спочатку працюємо без правил.
134.Порог роздратування електричним струмом у одного м'яза 2 В, в іншої - 3 В. У який з м'язів збудливість вище?
Рішення. Струм при напрузі 2 В менше, ніж при напрузі 3 В. Отже, поріг роздратування у першій м'язи нижче, а збудливість вище, ніж у другій.
135.После трудового дня поріг слухової чутливості у рабочегоізменілся з 5 децибел до 12 децибел. Як змінилася збудливість органу слуху?
Рішення. Після закінчення трудового дня поріг слухової чутливості збільшився на 7 одиниць. Якщо поріг підвищився, то це говорить про зниження слуховий збудливості.
136.Как визначити рівень збудливості органу зору людини?
Рішення. Для цього, як ми вже знаємо, треба знайти поріг роздратування. Оскільки мова йде про орган зору, то адекватним (тобто, відповідним природним умовам) подразником повинен бути світло. Стало бути, треба визначити мінімальну інтенсивність світла (світлового спалаху), яку ця людина вже сприймає. Однак у звичайних умовах, коли освітленість досить велика, такий досвід поставити не можна. Отже, поріг зорового роздратування потрібно визначати в темряві (так звана темна кімната в офтальмології).
Увага! Якщо Ви ставите фізіологічний експеримент (реальний або уявний) і по ходу справи включаєте в досвід нову умову (елемент), необхідно проаналізувати, чи не внесе цей елемент якісь додаткові особливості, які раніше не враховувалися.
У нашому випадку таким елементом є те, що випробуваного поміщають в темну кімнату. З власного досвіду Ви знаєте, що при переході з освітленої зони в темряву людина тимчасово «сліпне», і лише через деякий час починає поступово розрізняти предмети, завдяки тому, що в темноті чутливість фоторецепторів підвищується в десятки тисяч разів. Тому перейти до визначення порогу подразнення можна тільки через 30-60 хвилин після перебування в темряві. У цих умовах ми починаємо подавати дуже слабкі світлові спалахи, поки не визначимо мінімальну інтенсивність світла, яку наш випробуваний вже сприймає.
Примітка. У попередній задачі умови, в яких визначали поріг роздратування, нас не цікавили. Тепер же неважко здогадатися, що при дослідженні слухової чутливості також необхідно виключити побічні дії. Для цього досвід проводять в тихій кімнаті, а звук (дуже слабкий) подають через навушники.
137.Прі нанесенні сильного роздратування м'яз не скорочується. Про що це говорить?
Рішення. Дуже проста задача. Але, можливо, саме ця простота бентежить вирішального і змушує його шукати якийсь таємний сенс в умові завдання. Ще раз згадайте корисну пораду. Завжди, де можливо, відповідь потрібно давати спочатку в самій загальній формі. І тільки, якщо буде потрібно конкретизація, наприклад, перехід з макрорівня на мікрорівень, потрібно думати про уточнення відповіді, про причини, які призвели до виникнення стану, охарактеризованого в загальній формі.
У цьому завданню логіка міркувань така. Чому м'яз скорочується при дії подразника? (Уточнимо - досить сильного, надпорогового). Тому що вона володіє збудливістю. А про що говорить відсутність скорочення при такому ж роздратуванні? Про те, що в даний момент збудливість м'яза або повністю відсутній, або принаймні різко знижена. Конкретну причину цього ми вказати не можемо, так як в умові завдання немає ніякої додаткової інформації.
138.Как визначити зміни збудливості ізольованою м'язи в ході її стомлення, яке викликають повторними ударами електричного струму?
Рішення. Це завдання теж вельми проста. Однак з педагогічного досвіду відомо, що для деяких вона виявляється непосильним. Вся справа у відсутності розуміння властивостей і процесів, про які йде мова. Саме розумінні, а не формальному знанні.
В ході проведення досвіду ми отримаємо такий запис (рис. 7.1). З неї випливає, що в міру повторних подразнень в м'язі розвивалося стомлення. Про це свідчить зменшення висоти скорочень. Для вирішення завдання нам потрібно зіставити величину збудливості з тієї чи іншої стадією стомлення. А міра збудливості - поріг роздратування. Щоб визначити, як змінюється збудливість м'яза, потрібно вимірювати поріг роздратування в міру розвитку втоми. Так як не можна визначати поріг під час скорочень, будемо це робити в паузах між ними, наприклад, кожну хвилину. Припустимо, отримані наступні дані:
Значить, вже на четвертій хвилині поріг роздратування почав підвищуватися, що говорить про зниження збудливості. У міру розвитку втоми збудливість продовжувала знижуватися (а поріг роздратування відповідно підвищувався).
139.Прі визначенні порога роздратування м'язи можна йти двома шляхами: а) почати з впливу свідомо сильними подразниками і поступово зменшувати їх величину до тих пір, поки м'яз перестане відповідати; б) почати з слабких подразнень і поступово збільшувати їх силу до тих пір, поки м'яз почне відповідати (скорочуватися). На кривих це буде виглядати, наприклад, так (рис. 7.2). Який шлях фізіологічно більш виправданий?
Увага! Це перше завдання, яке ми будемо вирішувати, використовуючи одне з наших правил.
Рішення. Перш за все уточнимо зміст питання.
Якщо ми визначаємо якимось способом стан будь-якого живого об'єкта, то необхідно пам'ятати, що сам процес визначення може впливати на цей стан. Тому фізіологічно більш виправданий такий спосіб, який за інших рівних умов в найменшій мірі впливає на досліджуваний об'єкт.
Тепер перейдемо до вирішення. За умовою дано два різні способи визначення порогу подразнення. Позначимо їх відповідно А) і В). Відомі відмінності в діях, потрібно визначити відмінності в одержуваних результатах. Тому застосуємо пряме правило АРР-ВС. Варіант 1-2. Дійсно, що впливає система одна і та ж - «електричне роздратування». А об'єкт впливу різний. В одному випадку - м'яз, яка постійно скорочувалася, поки ми не дійшли до порога роздратування. В іншому - м'яз, яка жодного разу не скоротилася до цього моменту. Зобразимо перетин систем (рис. 7.3). Відмінності між вузлами перетину пов'язані з різним станом елемента «властивості м'язи». Залишається визначити, як ці відмінності позначаться на результатах. Очевидно, що в ситуації А) стан м'язи до моменту визначення порогу весь час змінювалося, так як м'яз кожен раз скорочувалася. У ситуації В) цього не відбувалося. Тому в останньому випадку результати будуть більш точними, що і враховують на практиці, коли при визначенні порога роздратування завжди йдуть «знизу» - від слабших, підпорогових подразнень, поступово підвищуючи їх силу.
140.Как переконатися, що при подразненні нерва в ньому виникає збудження?
Рішення. На прикладі цієї задачі можна продемонструвати те, що в фізіології називається прямим або непрямим доказом наявності будь-якого ефекту. Якщо приготувати НМП і дратувати нерв, то м'яз скорочується. Це непрямий доказ. Прямий доказ полягає в тому, що дратують нерв і реєструють появу в ньому ПД.
141.На м'яз завдають часті роздратування. При цьому виникає гладкий тетанус. Як встановити, чи відповідає м'яз на кожне роздратування чи ні?
Рішення. Після попередньої задачі відповідь очевидна. Потрібно реєструвати ПД, що виникають в м'язі і порівнювати їх число в одиницю часу з частотою подразнення. Якщо ці числа повністю збігаються, значить, м'яз відповідає на кожне роздратування.
142.Одіночное м'язове волокно підкоряється закону «все або нічого». Але, якщо дратувати цілу м'яз, то на відміну від одиночного волокна величина її скорочення в міру посилення роздратування зростає, але до певного межі. Отримана запис може мати, наприклад, такий вигляд (рис. 7.4). Чим пояснюються ці відмінності?
Рішення. Умова завдання типово для застосування правила АРР-ВС.
Варіант 1-2, оскільки одна система «роздратування поступово зростаючої сили» (А) впливає на дві інші системи - «одиночне
м'язове волокно »(В) і« м'яз »(С). Ці системи взаємодіють з системою А по-різному. Одиночне волокно при впливі порогового і надпорогових подразників скорочується з однаковою силою, а величина скорочень м'язи в міру посилення подразнень збільшується до певної межі. Оскільки відомі відмінності в одержуваних результатах і потрібно визначити, які відмінності систем В і С їх зумовили, застосовуємо зворотне правило АРР-ВС.
Порівняємо вузли перетину АВ і АС. Очевидно, що з системи А в кожен вузол перетину потрапляють одні й ті ж елементи - подразник і ступеневу збільшення його сили. Тому необхідно порівняти відмінності між елементами систем В і С, причому не будь-якими, а тими з них, які, потрапивши в вузол перетину, зумовлять особливості огортає на роздратування. Оскільки Ви тільки починаєте працювати за правилами, перерахуємо побільше елементів розглянутих систем.
Одиночне волокно 1) мала маса 2) малий обсяг 3) при скороченні виділяється мало тепла 4) містить одне волокно 5) вимагає спеціальної препаровки 6) виробляє малу роботу
М'яз 1) велика маса 2) великий обсяг 3) при скороченні виділяється багато тепла 4) містить багато волокон 5) не вимагає спеціальної препаровки 6) виробляє велику роботу і т. Д.
Можна спробувати пошукати і інші відмінності, але для наших цілей достатньо перерахованих.
Тепер настає найвідповідальніший момент. Відмінності між якими елементами грають основну, провідну роль? Які елементи визначають відмінності вузлів перетину систем і тим самим обумовлюють отримання різних результатів?
Чому ціла м'яз має більшу масу і більший обсяг у порівнянні з одиночними волокнами? Чому при скороченні вона робить більш значну роботу і виділяє більше тепла, ніж одиночне волокно? Очевидно, тому що ціла м'яз містить не одне, а багато тисяч волокон. Ось провідне відміну, з якого випливають всі інші. Тому рішення задачі слід шукати, виходячи саме з цього відмінності (4). Правда, ми не врахували ще одна обставина (5). Можна припустити, що в ході препарування одиночного волокна його ушкоджують, що і призводить до появи особливих властивостей.
Увага! Результат будь-якого фізіологічного експерименту залежить від двох чинників - особливостей досліджуваного об'єкта і особливостей застосовуваної методики. Якщо сутність пропонованої Вам завдання полягає у виявленні методичної похибки, то це буде спеціально обумовлюватися. У всіх інших випадках слід виходити з того, що отриманий результат не пов'язаний з методичним дефектом (погана препаровка, неточний прилад і т.д.)
Отже, ми знайшли відправну точку наших міркувань, визначивши які відмінності вузлів перетину визначають відмінності отриманих результатів. М'яз, що складається з багатьох волокон, не підкоряється закону «все або нічого», а одиночне волокно підпорядковується. Чому наявність безлічі волокон призводить до відхилення від закону «все або нічого»?
Оскільки кожне волокно скорочується відповідно до цього закону, то посилення скорочення м'язи при збільшенні сили роздратування не можна пояснити посиленням скорочення окремих волокон. Значить, ступеневу наростання відповіді м'язи на роздратування обумовлено тим, що при посиленні роздратування збільшується кількість скорочуються волокон. Чому ж при даній силі роздратування скорочується лише частина волокон, а не всі вони?
Ми прийшли до питання, у відповіді на який і полягає рішення задачі. М'язове волокно відповідає на роздратування порогової і надпороговой сили. Кожне дане роздратування для одних волокон буде надпороговой, а для інших - пороговим. Звідси вирішальний висновок - різні м'язові волокна мають неоднакову збудливістю. Тому при пороговому подразненні (для м'язи в цілому) збуджуються і скорочуються лише деякі волокна, що володіють найвищою збудливістю. При посиленні роздратування підключаються нові, менш збудливі волокна, що призводить до збільшення сумарного скорочення м'язи. І, нарешті, при досить великій силі роздратування скорочуються і найменш збудливі волокна. Тепер скорочено повністю вся м'яз, і подальше посилення подразника вже не призводить до збільшення скорочення. Завдання вирішена.
Завдання для самоконтролю
143. Після впливу на м'яз токсичної речовини її збудливість стала прогресивно знижуватися. Як це було встановлено?
144. Відповідно до закону двостороннього проведення збудження в нервових волокнах збудження, що виникає в будь-якій ділянці нерва, поширюється в обидві сторони від цієї ділянки. Як можна переконатися в цьому? (Два варіанти відповіді).
145. Як виміряти тривалість АРП в нерві або м'язі?
146. У людини дратують м'яз через шкіру за допомогою електродів, на які подається електричний струм. Які з наступних реакцій можуть мати місце: а) відчуття роздратування шкіри без скорочення м'язи; б) скорочення м'язи без відчуття роздратування шкіри; в) відчуття роздратування шкіри і скорочення м'язи?
147. Людина починає працювати в приміщенні з неприємним запахом. Однак через деякий час він перестає відчувати цей запах. Чому?
148. На м'яз завдають однакові електричні роздратування і реєструють величину скорочення. Потім наносять по два роздратування поспіль. Повторюють таке подвійне роздратування кілька разів і при цьому змінюють в кожній парі інтервал між подразненнями. У кожному разі величини першого скорочення у всіх парах виявляються однаковими, а величини другого - різними. Чому?
149. Як встановити, чи зберігається активність нейронів КБП під час сну або ці нейрони знаходяться в недіючому, загальмованому стані?
150. Якщо діяти на нерв полюсами постійного струму, то збудження виникає тільки в момент включення і виключення струму. При дії струму постійної величини збудження не виникає. Однак при цьому в області катода збудливість нерва підвищується, а в області анода знижується. Як потрібно поставити досвід, щоб довести це?