Физиология возбудимых тканей, центральной нервной системы, высшей нервной деятельности и анализаторов

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  
АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

БИОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

ФИЗИОЛОГИЯ ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ,  
ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ,  
НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И АНАЛИЗАТОРОВ

Лабораторный практикум

Новосибирск 2018

УДК 619:612.8 (07)
ББК  45.27, Я7 
Ф 504

Кафедра физиологии и биохимии человека и животных

Составители:  д-р вет. наук, проф. П. Н. Смирнов 
канд. биол. наук, проф. Н. В. Ефанова 
канд. биол. наук, доц. Л. М. Осина 
канд. биол. наук, доц. С. В. Баталова

Рецензент д-р с.-х. наук, проф. Н. Н. Ланцева

Физиология возбудимых тканей, центральной нервной системы, высшей нервной деятельности и анализаторов: лабораторный 
практикум / Новосиб. гос. аграр. ун-т, Биолого-технолог. фак.; сост.: 
П. Н. Смирнов, Н. В. Ефанова, Л. М. Осина, С. В. Баталова. – Новосибирск: ИЦ НГАУ «Золотой колос», 2018. – 119 с.

Лабораторный практикум по дисциплинам «Физиология животных» и «Физиология человека» предназначен для студентов всех форм 
обучения по направлениям подготовки: 06.03.01 – Биология, 36.03.02 – 
Зоотехния, 35.03.07 – Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции, 36.03.01 – Ветеринарно-санитарная 
экспертиза; 20.03.01 – Техносферная безопасность и специальности 
36.05.01 – Ветеринария.

Утвержден и рекомендован к изданию учебно-методическим советом БТФ (протокол № 6 от 06 июня 2017).

© Новосибирский ГАУ, 2018

ВЕДЕНИЕ

Данный лабораторный практикум предназначен для 
изучения физиологии возбудимых тканей, центральной 
нервной системы, высшей нервной деятельности и анализаторов.
Практикум состоит из четырёх разделов. Каждый раздел соответствует изучаемой теме и представлен комплексом лабораторно-практических работ, позволяющих студентам приобретать навыки в проведении экспериментов, 
лабораторных работ и развивать аналитические способности при обработке полученных результатов. Каждое задание 
подкреплено контрольными вопросами, способствующими 
лучшему усвоению изучаемого материала.
Лабораторный практикум составлен в соответствии 
с новыми учебными требованиями, предъявляемыми к изучению следующих дисциплин: «Физиология животных» 
и «Физиология человека» по направлениям подготовки: 
06.03.01 – Биология; 36.03.02 – Зоотехния; 35.03.07 – Технология производства и переработки сельскохозяйственной 
продукции; 36.03.01 – Ветеринарно-санитарная экспертиза; 
20.03.01 – Техносферная безопасность и по специальности 
36.05.01 – Ветеринария.

Раздел 1. ФИЗИОЛОГИЯ ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ

К возбудимым тканям относят нервную, мышечную 
и железистую ткань. Возбуждение в них сопровождается 
возникновением электрического импульса, распространяющегося вдоль мембраны.
Наиболее употребительный объект для работ по нервно-мышечной физиологии – нервно-мышечный препарат 
лягушки.

Работа 1. ПРИГОТОВЛЕНИЕ  
НЕРВНО-МЫШЕЧНОГО ПРЕПАРАТА 
(ВИРТУАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ)

Цель работы. Приготовить нервно-мышечный препарат и проверить его пригодность к работе.
Материалы и оборудование. Лягушка, марлевые салфетки, тампоны, ножницы глазные, пинцет, загнутые стеклянные палочки с шариком на конце, препаровальная игла, 
ванночка, физиологический раствор для хладнокровных, 
индукционный столик, вилка Гальвани.
Подготовка и проведение опыта
Нервно-мышечный препарат, состоящий из седалищного нерва и икроножной мышцы, приготовить следующим 
образом:
– завернуть лягушку в полотенце, проколоть остриём ножниц живот и перерезать позвоночник, отступая от 
копчиковой кости, несколькими разрезами разрушить мозг 
в краниальной части лягушки;
– держа лягушку за задние лапы и опустив головой 
вниз, отрезать всю свисающую переднюю половину туловища и большую часть внутренностей;
– снять кожу с обеих лапок;
– удалить копчиковую кость;

– очистить препарат от остатков внутренностей (на тарелке, в физиологическом растворе), разделить разрезом обе 
лапки (одна будет запасной);
– положив лапку на спинную сторону, осторожно отпрепарировать нерв от бедренного сочленения; перевернув лапку и, расщепив фасции, надрезами мышц освободить нерв 
до колена, откинуть на голень;
– вылущить головку бедренной кости и срезать все 
мышцы;
– изолировать икроножную мышцу, отделить ахиллесово сухожилие;
– голень перерезать ниже колена (рис. 1).

Рис. 1. Приготовление нервно-мышечного  
препарата лягушки

Во влажной камере, предохраняющей препарат от высыхания, бедренную кость зажать в мышечную клемму, нерв 
поместить на электроды, ахиллесово сухожилие посредством крючка соединить ниткой с записывающим рычагом.

Проверить готовность к работе вилкой Гальвани. Записать результаты проверки в тетрадь.

Контрольные вопросы

1. Раздражимость и возбудимость.
2. Характеристика раздражителей.
3. Индукционный ток как один из видов раздражителей.

Работа 2. ОДИНОЧНОЕ И ТЕТАНИЧЕСКОЕ  
СОКРАЩЕНИЕ МЫШЦ 
(ВИРТУАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ)

В условиях эксперимента скелетная мышца лягушки 
отвечает на одиночное раздражение (укорочением и расслаблением), между моментом нанесения раздражения 
и ответной реакцией мышцы проходит определённое время (0,01–0,02 с), называемое латентным периодом. Если 
на мышцу нанести одно за другим два субмаксимальных 
раздражения, то происходит суммация сокращения. Суммация будет полной (кривые сливаются в одну), если второе раздражение приходится на фазу сокращения мышцы, 
и неполной – на фазу расслабления. Возможность суммирования скелетной мышцей сокращений, вызванных следующими друг за другом импульсами, определяется её 
короткой абсолютной и относительной рефрактерностью. 
Суммация сокращений, вызванных серией быстро следующих друг за другом импульсов, приводит к сильному 
и длительному сокращению всей мышцы, называемому тетанусом. В зависимости от частоты ритмических стимулов 
тетанус может быть зубчатым (10–16 Гц) или сплошным 
(20 Гц и более).
Цель работы. Пронаблюдать и записать на кимограф 
одиночные сокращения, зубчатый и сплошной тетанус.

Материалы и оборудование. Нервно-мышечный препарат, электростимулятор лабораторный ЭСЛ-2 с заземлением, физиологический раствор для холоднокровных, кимограф с бумажной лентой, чернила, глазные пипетки, штатив 
с препаровальным столиком.

Подготовка и проведение опыта

Для стимуляции нерва лучше использовать электронный стимулятор ИС-01 или ЭСЛ-2. Выход стимулятора соединяют с раздражающими электродами.
Электронный стимулятор предназначен для раздражения живых тканей различными точно дозированными 
электрическими импульсами прямоугольной формы с различной частотой, длительностью и амплитудой, для чего на 
передней панели выведены ручки регулировки всех параметров импульсов (рис. 2).

Рис. 2. Внешний вид лабораторного  
электростимулятора ЭСЛ-2

Подготовка прибора к работе
1. Установить тумблер «Сеть» в нижнее положение.
2. Соединить клеммы защитного заземления «╧» 
с внешним заземлением.
3. Включить вилку сетевого шнура в сеть.

4. Установить переключатель «Род работы» в положение «Внутр.».
5. Установить тумблер «Сеть» в верхнее положение.
6. Включить звуковую индикацию, установить тумблер 
в верхнее положение. При этом должен быть слышен сигнал 
звукового индикатора: щелчки частые или редкие.
Порядок работы
Запускают электростимулятор от внутреннего генератора следующим образом:
– переключатель «Род работы» установить в положение 
«Внутр.»,
– переключателями «Частота», «Задержка», «Длительность», «Амплитуда» установить параметры выходного импульса.
Подготовить мышечный препарат, укрепить его и соединить мышцу с записывающим рычагом, к которому подвесить грузик (10 г). Подвести писчик к барабану кимографа. 
Установить длительность одиночного импульса в пределах 
0,5–1 мс. Перевести стимулятор в режим непрерывной генерации импульсов с запуском от кнопки. Ручку грубой 
регулировки перевести в крайнее левое положение, найти 
амплитуды максимального раздражения. Раздражать нерв 
одиночными импульсами и записывать кривые одиночного 
сокращения при быстром (без регулятора насадки) движении кимографа.
Увеличивая последовательно частоту раздражения до 5, 
10, 15 и 20 Гц, записать ряд кривых, на которых мышечные 
сокращения, отставленные друг от друга на всё меньшие 
и меньшие интервалы времени, будут всё в большей степени сливаться.
В результате получится ряд миограмм, характеризующих переход от одиночных сокращений к различным формам ступенчатого, зубчатого и сплошного тетанусов различной высоты (рис. 3).

Рис. 3. Виды мышечных сокращений

Такую же запись можно получить и при непосредственном (прямом) раздражении мышцы током.
Полученные кривые зафиксировать в тетради.

Контрольные вопросы

1. Понятие о тетанусе.
2. Различные формы тетануса.
3. Механизм возникновения тетануса по Гельмгольцу 
и Введенскому.
4. Приведите примеры гладкого и зубчатого тетануса 
мышц у человека и животных.

Работа 3. БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ТКАНЯХ. 
ОПЫТ ГАЛЬВАНИ БЕЗ МЕТАЛЛА И С МЕТАЛЛОМ 
(ВИРТУАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ)

Цель опыта. Познакомиться с биологическими методами индикации биоэлектрических явлений. Провести опыты 
Гальвани и Маттеучи.
Материалы и оборудование. Лягушка, препаровальный набор, пробковая дощечка, стеклянная палочка, раствор Рингера для холоднокровных, тампоны, чашки Петри, 
стекло 20х20 см, пипетки, гальваническая вилка, штатив, 
лапкодержатель, электроды, электростимулятор.

Подготовка и проведение опыта

Лягушку обездвиживают, готовят нервно-мышечный 
препарат – реоскопическую лапку с седалищным нервом, 
кладут его на стекло, увлажнённое раствором Рингера. 
Гальванической вилкой раздражают седалищный нерв: при 
каждом прикосновении лапка вздрагивает вследствие сокращения мышц. При прикосновении рожками вилки ткани служат электролитами, при замыкании ток действует как 
сверхпороговый раздражитель. Это первый опыт Гальвани 
с металлом.
Опыт Гальвани без металла: нервно-мышечный препарат укладывают на стекло, мышцу (икроножную) надрезают вблизи ахиллового сухожилия, приподнимают нерв стеклянной палочкой и быстро набрасывают на место надреза. 
Наблюдают сокращение мышцы в результате раздражения 
нерва током покоя. Последний возникает вследствие разности потенциалов между повреждённым и неповреждённым 
участками мышц. Место повреждения заряжено электроотрицательно по отношению к неповреждённому участку 
мышцы.
Опыт Маттеучи – вторичный тетанус: в 1840 г. Маттеучи показал, что можно вызвать сокращение мышцы 
нервно-мышечного препарата, прикладывая его нерв 
к сокращающимся мышцам другого препарата. Биотоки, 
возникающие в сокращающейся мышце, получили название «токов действия», а «физиологический реоскоп» 
Маттеучи использовался для их обнаружения. Изолированную икроножную мышцу фиксируют на штативе, нерв 
укладывают на электроды и раздражают индукционным 
током, мышцы приходят в тетанус. На мышцу первого 
препарата накладывают нерв второго. Нерв второго препарата раздражают током. В этом случае в тетанус приходят оба препарата.