Виды мышечного сокращения
Одиночное мышечное сокращение — это реакция мышцы в ответ на одиночный пороговый или сверхпороговый стимул. В организме мышцы сокращаются под влиянием ритмических импульсов, поступающих из ЦНС. Импульсы следуют с частотой большей, чем период одиночного сокращения, то есть мышца, не успев расслабиться, получает уже следующий импульс. В этом случае она приходит в состояние длительного сокращения, которое называется тетанусом. Это происходит в результате суммации сокращений, то есть одиночные сокращения накладываются друг на друга.
Данное явление связано с тем, что скелетная мышца имеет очень короткий период рефрактерности. В зависимости от частоты импульсов, приходящих из ЦНС, могут возникать различные виды тетануса. Так, если импульсы приходят в фазу расслабления, то мышца будет сокращаться из несколько укороченного состояния, то есть происходит неполная суммация сокращения. Развивается зубчатый тетанус. Если же каждый следующий импульс (при большой частоте импульсов из ЦНС) приходит в фазу укорочения (или сокращения), то расслабление не наступает. Результатом является гладкий тетанус – длительное укорочение. При этом происходит полная суммация сокращений и его амплитуда больше, чем амплитуда одиночного сокращения или зубчатого тетануса.
Запись и анализ одиночных и тетанических сокращений мышцы
При анализе кривой одиночного сокращения мышцы выделяют три фазы:
- латентный период — время от момента нанесения раздражения до начала сокращения мышцы
- фаза сокращения (или укорочения) – восходящая часть кривой — от начала сокращения до его максимума
- фаза расслабления — нисходящая часть кривой — от максимума сокращения до конца расслабления
Цель работы: записать и проанализировать различные виды мышечного сокращения.
Оснащение: вертикальный миограф, кимограф, электростимулятор, препаровальный набор инструментов, марлевые салфетки, лягушка.
Содержание работы: приготовить нервно-мышечный препарат икроножной мышцы лягушки, укрепить его в миографе. Подвести электроды от стимулятора к мышце и подобрать такую силу раздражения, на которую мышца развивает достаточно сильное сокращение. Записать кривую, состоящую из 3-5 одиночных сокращений мышцы с частотой следования импульсов примерно в 0,5Гц. После записи одиночного сокращения мышцы начинают постепенно увеличивать частоту раздражения (до 10-20Гц) и доводят ее до величин, когда мышца начнет сокращаться по типу зубчатого тетануса, т.е. импульсы будут поступать в фазу расслабления (рис. 17). Продолжить увеличивать частоту стимуляции и записать гладкий тетанус. Длительность раздражения нерва в каждом случае не должна превышать 3-4 с.
Сравнить высоту полученных одиночных и тетанических сокращений.
Оформление результатов работы: 1. Зарисовать кимограмму одиночного и тетанического видов сокращений мышцы. 2. Указать, при какой частоте раздражения одиночные сокращения переходят в зубчатый, а затем в гладкий тетанус.
Теоретический расчет частоты раздражений для получения различных видов мышечного сокращения
Зная длительность фаз одиночного мышечного сокращения, можно теоретически в эксперименте рассчитать частоту раздражений для получения различных видов сокращений – одиночного, зубчатого и гладкого тетанусов.
Для икроножной мышцы лягушки весь одиночный цикл сокращения длится 0,1 с. При этом длительность латентного периода составляет 0,01 с., фаза сокращения – 0,04 с., фаза расслабления – 0,05 с.
Цель работы: провести теоретический расчет частоты раздражений икроножной мышцы лягушки для получения разных видов сокращений.
Содержание работы: Для расчета частоты раздражающих стимулов используют формулу: ν = 1/Т, где ν — частота стимула (Гц), Т — период длительности каждой фазы.
Например, надо рассчитать частоту раздражения для получения зубчатого тетануса. Выбираем временной интервал из длительности фазы расслабления, например 0,03 с. Суммируем время латентного периода, фазы сокращения и выбранный интервал времени фазы расслабления: 0,01+0,04+0,03=0,08 с. Подставляем данную величину в формулу и вычисляем частоту стимула: 1:0,08≈12Гц. Таким образом, при данной частоте стимула можно получить сокращение мышцы в виде зубчатого тетануса.
Оформление результатов работы: нарисовать одиночное сокращение, отметив на нем фазы и их длительность. Произвести расчет частот раздражений для каждого из видов мышечного сокращения – одиночного сокращения, зубчатого и гладкого тетануса.