Меню

Метод регистрации сокращения мышц

МИОГРАФИЯ

МИОГРАФИЯ (греч, mys, my[os] мышца + grapho писать, изображать) — графическая регистрация сократительной активности мышц. Миография — один из классических физиологических методов анализа сократительной деятельности мышечной системы; широко применяется в клинической, клинико-биохимической и фармакологической практике. Простейший способ регистрации мышечной активности состоит в записи на ленте кимографа (см. Кимография) кривой сокращения мышцы — миограммы с помощью рычага, один конец которого соединяется с мышцей. Более точна оптическая регистрация, осуществляемая на фотокимографе с помощью пучка света, отражаемого от зеркальца, закрепляемого на мышце. Наиболее совершенным способом является регистрация изменений длины и напряжения мышцы с помощью специальных датчиков, преобразующих сокращения мышцы в колебания электрического тока, записываемые катодными или шлейфными осциллографами (см. Осциллография).

Приборы для графической регистрации сократительной деятельности мышц получили название миографов. По характеру регистрируемого в мышце механического процесса их делят на изотонические и изометрические.

Изотонические миографы применяют для записи сокращения ненагруженной мышцы, т. е. укорочения мышцы без изменений ее напряжения. Этот тип миографов используют и при изучении силовых свойств сокращающейся мышцы (путем дополнительной нагрузки ее гирями разных масс перед сокращениями). Изометрические миографы позволяют регистрировать величину напряжения мышцы, сокращающейся в изометрическом режиме (см. Мышечное сокращение). Величина таких напряжений может быть проградуирована.

Для Миографии, помимо миографа, необходимы средства длительного сохранения возбудимости изолированных мышц и нерва (влажная камера, камера Лукаса), аппаратура для электрической стимуляции нервно-мышечного препарата (источники тока, электроды, электронный стимулятор и т. п.), отметчики подачи раздражения и отметчик времени (камертоны, метроном).

В зависимости от положения исследуемой мышцы различают вертикальные и горизонтальные миографы. Разработаны также погружные миографы, позволяющие регистрировать сокращения гладких мышц (напр., мышц стенок внутренних органов) в жидкой среде для качественного и количественного тестирования содержания в ней гормонов или медиаторов. Такое тестирование позволяет обнаруживать исследуемые соединения в таких низких концентрациях, которые не могут быть обнаружены хим. методами. Подобное применение Миографиии играет большую роль в фармакологии, в анализе патологических изменений состава крови, мочи и т. п. С помощью современных методов Миографии, напр., удалось обнаружить тончайшие изменения в функции антигравитационных мышц у крыс, побывавших в космическом полете и подвергшихся воздействию его главного фактора невесомости.

Наряду с Миографией в лабораторной и клинической практике широко используется электромиография (см.), представляющая собой запись биоэлектрических потенциалов работающей мышцы. Этот метод позволяет регистрировать биоэлектрическую активность одиночных мышечных клеток (волокон).

Благодаря различным преобразователям (индуктивным, пьезо- или тензопреобразователям) регистрация миограммы может быть строго синхронной с регистрацией электромиограммы или импульсной активности отдельных мотонейронов, поэтому Миография с использованием преобразователей находит свое место в электрофизиологических экспериментах.

Библиография: Базжин Ю. М. и др. Тензодатчик для регистрации изометрических сокращений скелетных мышц, Косм. биол, и мед., т. 4, № 5, с. 81, 1970; Беритов И. С. Общая физиология мышечной и нервной системы, т. 1, М.—Л., 1947; Коган А. Б. и Щитов С. И. Техника физиологического эксперимента, М., 1967; Экспериментальная физиология, под ред. Б. Л. Эндрю, пер. с англ., М., 1974.

Источник

Лабораторная работа «Переход одиночных мышечных сокращений к тетаническим»

Лабораторная работа «Регистрация и анализ одиночного сокращения поперечно-полосатой мышцы»

Читайте также:  Простуда боль в мышцах и суставах температуры нет

Скелетная мышца на раздражение одиночным импульсом тока надпороговой силы отвечает одиночным сокращением. Если жестко закрепить оба конца мышцы, так чтобы она не могла укорачиваться при возбуждении, мышца будет развивать напряжение. Такое сокращение называют изометрическим.

Анализируя кривую одиночного сокращения, следует обратить вни­мание на ее характерные черты:

1) Между моментом нанесения раздражения и началом мы­шечного ответа протекает некоторое время, которое называется латентным (скрытым) периодом сокращения. За это время про­исходит изменение электрического потенциала в мышце, что предшествует развитию сокращения.

2) За латентным периодом следует мышечное сокращение, которое нарастает и достигает максимума. Вос­ходящая часть кривой отображает фазу укорочения.

3) Мышечное сокращение, достигнув максимума, сменяется расслаблением. Нисходящая часть кривой одиночного сокращения отображает фазу расслабления.

При утомлении мышцы время одиночного сокращения значи­тельно удлиняется, главным образом в результате увеличения фазы расслабления. Изменения температуры тела также вли­яют на скорость сокращения. Охлаждение замедляет её.

Цель работы.Зарегистрировать кривую одиночного мышечного сокращения и определить временные параметры всех его фаз.

Оборудование, материалы и объект исследования.АРМ студента-физиолога, влажная камера, препаровальный набор, пружинные электроды, раствор Рингера, лягушка.

Ход работы.

Обездвиживают лягушку путем разрушения центральной нервной системы и готовят нервно-мышечный препарат икроножной мышцы. Нерв можно удалить. Коленный сустав закрепляют в зажиме влажной камеры, ахиллово сухожилие захватывают пружинным зажимом, соединенным с датчиком механограммы. Устраняют провисание провода, регулируя высоту крепления датчика. Для раздражения мышцы присоединяют электрод влажной камеры, касающийся коленного сустава к одному из разъемов кабеля стимулятора № 2, а второй его разъем подсоединяют к зажиму, закрепленному на ахилловом сухожилии.

Включают режим записи и регистрируют несколько сокращений мышцы при раздражении импульсами пороговой силы.

В режиме анализа определяют длительность фаз мышечного сокращения. Для точных временных измерений развертку по времени целесообразно установить не менее 10 см/с.

Оформление работы.Выводят на печать кривые, наблюдаемые в окне отображения сигналов. Отмечают латентный период, фазу сокращения и фазу расслабления с указанием их длительностей.

Лабораторная работа «Переход одиночных мышечных сокращений к тетаническим»

Скелетная мышца на раздражение одиночным импульсом тока отвечает одиночным сокращением. Если на скелетную мышцу воздействовать двумя быстро следующими друг за другом стимулами, притом так, что­бы второй приходился на тот период, когда мышца укорачивается или расслабляется после первого, то мышца, не закончив пер­вого сокращения, начнёт сокращаться в ответ на второе раздражение.

Это связано с тем, что скелетная мышца имеет очень короткий период рефрактерности, который меньше латентного периода ее сокращения. В фазу укорочения возбудимость мышцы обычно выше нормы (экзальтационный период), поэтому под влиянием повторных раздражений мышца способна усиливать свое сокращение. Это явление называется суммацией мышечных сокра­щений.

Если раздражать мышцу ритмически и тем самым вызвать длительное (тетаническое) сокращение, то его амплитуда будет еще больше. При сравнительно небольшой частоте раздражения, когда последующее воздействие попа­дает в фазу расслабления мышцы, получается неполный, или зубчатый, тетанус. Увеличивая частоту раздражения так, чтобы каждый после­дующий импульс попадал в фазу укорочения мышцы, можно получить длительное непрерывное сокращение, которое называют гладким тетанусом. После прекращения длительного тетанизирующего раздражения мышца расслабляется не сразу: наблюдается остаточное сокращение (контрактура).

Цель работы.Зарегистрировать переход от одиночных сокращений к суммации: зубчатому и гладкому тетанусу.

Читайте также:  Сколько раз неделю нужно тренировать одну группу мышц

Оборудование, материалы и объект исследования.АРМ студента-физиолога, датчик механограммы, влажная камера, препаровальный набор, пружинные зажимы-электроды, раствор Рингера, лягушка.

Ход работы.

Обездвиживают лягушку путем разрушения центральной нервной системы и готовят нервно-мышечный препарат икроножной мышцы. Нерв можно удалить. Коленный сустав закрепляют в зажиме влажной камеры, ахиллово сухожилие захватывают пружинным зажимом, соединенным с датчиком механограммы. Устраняют провисание провода, регулируя высоту крепления датчика. Для раздражения мышцы присоединяют электрод влажной камеры, касающийся коленного сустава к одному из разъемов кабеля стимулятора № 2, а второй его разъем подсоединяют к зажиму, закрепленному на ахилловом сухожилии.

Находят порог, раздражая мышцу одиночными стимулами. Задают длительность стимуляции 2 с и, подавая серии импульсов с возрастающей частотой (от 1 до 16 Гц), наблюдают кривые мышечного ответа. Фиксируют частоты, при которых наблюдаются зубчатый и гладкий тетанус.

Настраивают сценарий регистрации сокращения мышцы при ее раздражении электрическим током возрастающей частоты (рис.1). Сценарий представляет ряд последовательных шагов. Параметры каждого шага расположены в одной колонке таблицы сценария. Развертка по времени – 0,5 см/с, масштаб для механограммы – 10 г/см; для стимулятора № 2 – 0,5 мА/см, длительность стимуляции – 3 с, пауза – 3 с, амплитуда – в соответствии с найденным порогом, частота стимуляции – 0 Гц. Добавляя новые шаги, увеличивают частоту стимуляции до 2, 4, 8, 16 Гц.

Рис. 1. Переход от одиночных сокращений к тетаническим. Развертка по времени 0,5 см/с

Включают режим записи и запускают сценарий. В режиме анализа подробно изучают зарегистрированные сигналы.

Оформление работы.Выводят на печать кривые, наблюдаемые в окне отображения сигналов. На рисунке указывают частоты стимуляции, зубчатый и гладкий тетанус, контрактуру. Делают вывод об условиях перехода от одиночных сокращений к тетаническим.

Источник

Метод регистрации сокращения мышц

Эффективность двигателя или автомашины рассчитывают как процент потребляемой энергии, которая превращается в работу вместо тепла. В мышцах количество энергии, способной превращаться в работу, даже при наилучших условиях составляет менее 25% всей энергии, доставляемой к мышце (химической энергии питательных веществ), а остальная энергия превращается в тепло. Причина этой низкой эффективности связана с тем, что примерно половина энергии питательных веществ теряется во время образования АТФ, и только 40-45% энергии самой АТФ может позднее превратиться в работу.

Максимальная эффективность реализуется лишь при условии сокращения мышцы с умеренной скоростью. При медленном сокращении мышцы или без какого-либо ее укорочения во время сокращения освобождается небольшое количество поддерживающего тепла, хотя работа практически не выполняется, что снижает эффективность преобразования до нуля. Напротив, если сокращение слишком быстрое, большая доля энергии используется на преодоление вязкого трения внутри самой мышцы, и это также снижает эффективность сокращения. Обычно максимальная эффективность развивается, когда скорость сокращения составляет около 30%.

Многие особенности сокращения мышцы можно продемонстрировать на примере одиночных мышечных сокращений. Такие сокращения вызывают с помощью одиночного электрического возбуждения, иннервирующего мышцу нерва, или короткого электрического раздражения самой мышцы, что ведет к развитию одиночного сокращения, продолжающегося долю секунды.

Изометрическое и изотоническое сокращение. Мышечное сокращение называют изометрическим, если мышца не укорачивается во время сокращения, и изотоническим — если мышца укорачивается, но ее напряжение на протяжении всего сокращения остается постоянным.

Читайте также:  Воспаление мышцы лапы у собаки

В изометрической системе мышца сокращается без уменьшения своей длины, а в изотонической системе мышца укорачивается против фиксированной нагрузки: мышца поднимает чашу весов с разновесом. Изометрическая система строго регистрирует изменения силы самого мышечного сокращения, а параметры изотонического сокращения зависят от нагрузки, против которой мышца сокращается, а также от инерции нагрузки. В связи с этим при сравнении функциональных особенностей различных типов мышц чаще всего используют изометрическую систему.

Особенности одиночных изометрических сокращений, зарегистрированных от разных мышц. В теле человека имеются много мышц разного размера — от очень маленькой стременной мышцы в среднем ухе, длиной в несколько миллиметров и диаметром около 1 мм, до очень большой четырехглавой мышцы, в 500000 раз крупнее стременной. При этом диаметр волокон может быть маленьким (10 мкм) или большим (80 мкм). Наконец, энергетика мышечных сокращений значительно варьирует от одной мышцы к другой. Поэтому не удивительно, что механические характеристики сокращений разных мышц различаются.

На рисунке показаны кривые регистрации изометрических сокращений трех типов скелетных мышц: глазной мышцы (длительность изометрического сокращения менее 1/40 сек), икроножной мышцы (длительность сокращения около 1/15 сек) и камбаловиднй мышцы (длительность сокращения примерно 1/3 сек). Интересно, что эти длительности сокращений приспособлены к функциям соответствующих мышц. Движения глаз должны быть чрезвычайно быстрыми, чтобы поддерживать фиксацию глаз на объекте для обеспечения ясного видения. Икроножная мышца должна сокращаться умеренно быстро, чтобы обеспечить скорость движения нижней конечности, достаточную для бега или прыжков. А камбаловидная мышца имеет дело в основном с медленными сокращениями для непрерывной длительной поддержки тела против силы тяжести.

Быстрые и медленные мышечные волокна. Как обсуждается в предыдущих статьях, посвященных спортивной физиологии, каждая мышца тела состоит из совокупности так называемых быстрых и медленных мышечных волокон, а также других волокон с переходными свойствами. В состав быстрореагирующих мышц входят в основном быстрые волокна и лишь небольшое число медленных. И наоборот, медленнореагирующие мышцы составлены главным образом из медленных волокон. Различия между этими двумя типами волокон следующие.

Быстрые волокна: (1) крупные волокна, обеспечивающие большую силу сокращения; (2) имеют хорошо развитый саркоплазматический ретикулум для быстрого выделения ионов кальция, инициирующих сокращение; (3) содержат большое количество гликолитических ферментов для быстрого освобождения энергии путем гликолиза; (4) имеют сравнительно бедное кровоснабжение, поскольку окислительный метаболизм имеет второстепенное значение; (5) содержат немного митохондрий также в связи со второстепенностью окислительного метаболизма.

Медленные волокна: (1) более мелкие волокна; (2) иннервируются также более мелкими нервными волокнами; (3) имеют хорошо развитую систему кровеносных сосудов и капилляров для доставки большого количества кислорода; (4) содержат значительно больше митохондрий для обеспечения высоких уровней окислительного метаболизма; (5) содержат большое количество миоглобина — железосодержащего белка, подобного гемоглобину эритроцитов. Миоглобин связывается с кислородом и хранит его до момента, когда в нем возникнет потребность (это также значительно увеличивает скорость транспорта кислорода в митохондрии). Миоглобин придает медленным волокнам красноватый вид, поэтому их называют красными волокнами, а из-за дефицита красного миоглобина в быстрых волокнах их называют белыми волокнами.

Источник

Adblock
detector