Классификация и особенности скелетных мышц. Их свойства. Возбудимость, проводимость, сократимость, пластичность, рефрактерность. Соотношение цикла возбуждения и сокращения скелетных мышц. Суммация одиночных сокращений. Тетанус, его виды. Оптимум и пессимум раздражения. Представления о нейромоторных единицах. Современная теория мышечного сокращения и расслабления. Роль сократительных и регуляторных белков. Роль саркоплазматической сети. Электромеханическое сопряжение. Работа и сила мышц. Закон средних нагрузок. Динамометрия. Гнатодинамометрия. Электромиография.
Функциональная характеристика гладких мышц, их свойства. Механизм возникновения возбуждения и сократительной активности в гладких мышцах.
Вопросы программированного контроля по теме занятия.
1. Какими свойствами обладают скелетные и гладкие мышцы?
2. Особенности электромеханического сопряжения в скелетных и гладких мышцах?
3. С какими белками мышц взаимодействуют ионы кальция, активируя сокращение?
4. Какие белки в скелетных и в гладких мышцах принимают участие в активации и
реализации сокращения?
5. С каким периодом одиночного мышечного сокращения скелетной мышцы совпадает
потенциал действия?
6. Виды и режимы сокращений мышц?
7. Что характерно для изометрического, изотонического, ауксотонического сокращений?
8. Как называется длительное непрерывное сокращение скелетных мышц, обусловленное
действием частых стимулов?
9. Каковы причины тетануса в скелетных мышцах?
10. Что такое двигательная единица?
11. Классификация скелетных и гладких мышц?
Практические работы.
Тетанус и его разновидности.
ЦЕЛЬ: познакомиться с особенностями тетанического сокращения и условиями получения зубчатого и гладкого тетануса.
ХОД РАБОТЫ: НМП или препарат икроножной мышцы лягушки укрепляют в миографе. При помощи стимулятора производится раздражение нерва или непосредственно мышцы одиночными электрическими стимулами с частотой I Гц. Записывают отдельные мышечные сокращения. Последовательное увеличение частоты раздражений дает все варианты тетануса: сначала зубчатый (10 Гц); затем – гладкий (20 Гц); затем - увеличение амплитуды гладкого тетануса (оптимум ритма раздражения – 50 Гц); затем – снижение амплитуды (пессимум – 140 Гц).
|
Виды тетануса:
1 – одиночные сокращения, 2 – зубчатый тетанус при увеличении частоты раздражения, 3 – гладкий тетанус, 4 – оптимум, 5 – пессимум.
|
Работы на комплексе BIOPAC.
ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЯ
Основные понятия:
Электромиография (ЭМГ) – регистрация изменений биопотенциалов, происходящих при сокращении скелетных мышц.
Двигательная единица (ДЕ) – мотонейрон и все иннервируемые им мышечные волокна.
Пополнение ДЕ – увеличение количества активных ДЕ.
Динамометрия – измерение силы.
Утомление – уменьшение способности мышцы производить работу определённой силы, вызванное обратимым истощением источников энергии мышцы.
Тонус скелетной мышцы – периодическая активация небольшого количества ДЕ покоящейся мышцы моторными центрами ЦНС.
Кластеры – всплески (импульсы) ЭМГ, связанные с каждым сжатием.
ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЯ 1
ЦЕЛИ РАБОТЫ:
1) Зарегистрировать скелетно-мышечный тонус, отражённый в базовом уровне электрической активности, при покоящемся состоянии мышцы.
2) Зарегистрировать максимальную силу сжатия для правой и левой рук.
3) Зарегистрировать и пронаблюдать пополнение ДЕ с увеличением мощности сокращения скелетной мышцы.
ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Компьютеризированный комплекс для лабораторных электрофизиологических исследований BIOPAC, набор электродов для ЭМГ, электродный гель и липкие фиксаторы, очищающее (спиртосодержащее) средство для кожи.
ХОД РАБОТЫ:
Включение и калибровка.
Включите компьютер. Подключите электродный провод (SS2L) - канал 3 (СН 3), наушники (OUT1) – задняя панель блока. Включите блок BIOPAC. Расположите три электрода на предплечье доминирующей руки испытуемого, присоедините электродные провода в соответствии с цветовым кодом. Запустите программу Biopac Student Lab. Выберите урок “L01-EMG-1” и нажмите OK. Внесите имя файла и нажмите ОК.
Калибровка – Нажмите Calibrate. Прочтите диалоговое окно и нажмите ОК. Подождите около 2-х секунд, затем сожмите кулак так сильно, как сможете, через 2 секунды расслабьте. Дождитесь остановки калибровки. Проверьте результаты калибровки, если регистрация калибровки не началась с нулевой базисной линии (испытуемый сжал кулак, не подождав 2 секунды) нажмите Redo Calibration (Повторить Калибровку).
Регистрация данных.
Нажмите Record (Запись). Начнётся запись и автоматически создастся метка добавления с текстом “Forearm 1” («Предплечье 1»). Повторите цикл 2-х секундных интервалов Сжатие-Расслабление-Пауза 4 раза с увеличением силы, чтобы максимальная сила пришлась на последнее сжатие. Нажмите на Suspend (Приостановить). Если кнопка Suspend была нажата преждевременно, нажмите “Redo” (Повторно выполнить).
Снимите электроды и разместите их на другой руке и проведите такую же регистрацию.
Нажмите Stop, всплывёт диалоговое окно, нажмите “yes” – регистрация завершится.
При желании прослушать сигнал ЭМГ, надеть наушники, нажать Listen (Прослушать). В наушниках будет звучать сигнал, изображающийся на экране. При увеличении силы сжатия будет расти интенсивность звука. Нажмите Stop. Для повторного прослушивания – Redo.
Нажмите Done (Готово). Для регистрации данных другого испытуемого выбрать опцию – “Record from another subject”.
Анализ данных.
Войдите в режим просмотра сохранённых данных (Review Saved Data).
Установите графы измерений: канал СН3 – min (минимальное значение на выделенном участке); канал СН3 – max (максимальное значение на выделенном участке); канал СН3 - p-p (max-min на выделенном участке); канал СН40 - mean (среднее значение на выделенном участке).
Настройте окно для отображения 1-го сегмента регистрации. С помощью I-образного курсора выделите участок в пределах первого кластера ЭМГ. Повторите для следующих кластеров 1-го и 2-го сегментов регистрации. Затем проведите выделение в сегментах регистрации областей тонуса (между сжатиями).
ОТЧЕТ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЙ
Дата: Сведения о пациенте: Имя Возраст
Рост - Вес - Пол: Мужской / Женский
Доминирующая рука: Правая/Левая
Измерения ЭМГ
| № Кластера | Предплечье 1 (Доминирующее) | Предплечье 2 | ||||||
| Min [3 min] | Max [3 max] | P-P [3 p-p] | Mean [40 mean] | Min [3 min] | Max [3 max] | P-P [3 p-p] | Mean [40 mean] | |
Измерения Тонуса
| № Кластера | Предплечье 1 (Доминирующее) | Предплечье 2 | ||
| P-P [3 p-p] | Mean [40 mean] | P-P [3 p-p] | Mean [40 mean] | |
ВОПРОСЫ
Используя средние значения (mean), подсчитайте процентное возрастание ЭМГ активности, зарегистрированной между самым слабым и самым сильным сжатиями на доминирующем предплечье (сегмент Forearm 1).
Вычисления:
Сравните средние значения для правого и левого предплечий для кластера максимального
сжатия. Одинаковые они или разные?
Какое из них демонстрирует большую силу сжатия?
Какие факторы влияют на наблюдаемую разницу в силах сжатия?
Есть ли какая-нибудь разница в тонусах между сжатиями мышц двух предплечий?
ЭЛЕКТРОМИОГРАФИЯ II
ЦЕЛИ: 1) Зарегистрировать максимальную силу сжатия для правой и левой рук.
2) Зарегистрировать ЭМГ во время утомления скелетной мышцы.
ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Компьютеризированный комплекс для лабораторных электрофизиологических исследований BIOPAC, набор электродов для ЭМГ, электродный гель и липкие фиксаторы, очищающее (спиртосодержащее) средство для кожи, динамометр.
ХОД РАБОТЫ:
Включение и калибровка.
Включите компьютер. Подключите ручной динамометр (SS25L) – канал 1 (СН 1), электродный провод (SS2L) - канал 3 (СН 3), наушники (OUT1) – задняя панель блока. Включите блок BIOPAC. Расположите три электрода на предплечье доминирующей руки испытуемого, присоедините электродные провода в соответствии с цветовым кодом. Запустите программу Biopac Student Lab. Выберите урок “L02-EMG-2” и нажмите OK. Внесите имя файла и нажмите ОК. Возьмите в руку динамометр.
Калибровка – Нажмите Calibrate. Прочтите диалоговое окно и нажмите ОК. Возьмите динамометр в руку так, чтобы Ваша рука была как можно ближе к перекладине, но не касалась её. Подождите около 2-х секунд, затем сожмите кулаком динамометр так сильно, как сможете, через 2 секунды расслабьте. Дождитесь остановки калибровки. Проверьте результаты калибровки, если регистрация калибровки началась не с нулевой линии (испытуемый сжал кулак, не подождав 2 секунды), нажмите Redo Calibration (Повторить Калибровку).
Регистрация данных.
Нажмите Record (Запись). На экране появится сетка, на которой будут отображаться данные с динамометра. Повторите цикл 2-х секундных интервалов Сжатия-Расслабления-Ожидания несколько раз, каждый раз увеличивая силу сжатия на заданный прирост (Если максимальная сила сжатия при калибровке была до 25 кг - прирост 5 кг, если 25-50 кг – прирост 10 кг, если более 50 кг – прирост 20 кг) пока не достигнете максимальной силы сжатия.
Нажмите на Suspend (Приостановить). Если кнопка Suspend была нажата преждевременно, нажмите “Redo” (Повторно выполнить).
Нажмите Resume (Продолжить). Сожмите динамометр с максимальной силой. Когда сила сжатия, отображаемая на экране, понизится более, чем на 50 %, нажмите Suspend (Приостановить).
При желании прослушать сигнал ЭМГ, надеть наушники, нажать Listen (Прослушать). В наушниках будет звучать сигнал, изображающийся на экране. При увеличении силы сжатия будет расти интенсивность звука. Нажмите Stop. Для повторного прослушивания – Redo.
Нажмите Stop, всплывёт диалоговое окно, нажмите “yes” – регистрация завершится. При нажатии “yes” программа автоматически сохраняет полученные данные с добавочным расширением названия файла – Forearm 1 – “1-LO2” Forearm 2 – “2-LO2”. “No” – вернёт к опциям продолжения регистрации.
Нажмите “Forearm 2” (Предплечье 2). Снимите электроды и разместите их на другой руке. Повторите разделы калибровки и регистрации для предплечья 2.
Нажмите Done (Готово). Для регистрации данных другого испытуемого выбрать опцию – “Record from another subject”.
Анализ данных.
Войдите в режим просмотра сохранённых данных (Review Saved Data).
Графы измерений установите следующим образом: канал СН 1 – Сила - mean (среднее значение на выделенном участке), канал СН 3 – Необработанная ЭМГ - p-p (max-min), канал СН 40 – Интегрированная ЭМГ - mean. С помощью I-образного курсора выделите на ЭМГ участок первого, а затем и последующих сжатий.
Во втором сегменте (продолжительное сжатие) установите каналы вычислений следующим образом: канал СН 1 – value (отображает амплитуду в выделенной точке), канал СН 40 – ΔT (отображает протяжённость выделенного сегмента). С помощью I-образного курсора определите максимальную силу сжатия, найдите точку 50 % силы сжатия, определите продолжительность участка между ними (время утомления).
Повторите анализ для второго предплечья.
ОТЧЕТ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЙ
Дата: Сведения об испытуемом: Имя Возраст
Рост - Вес - Пол: Мужской / Женский
Доминирующая рука: Правая/Левая
| № пика | сила (кг) | Предплечье 1 (доминирующее) | ||
| Сила на пике [CH 1] mean, (кг) | Необраб. ЭМГ [CH= 3] p-p (мВ) | Интегр. ЭМГ [CH 40] mean (мВ) | ||
| № пика | сила (кг) | Предплечье 2 | ||
| Сила на пике [CH 1] mean, (кг) | Необраб. ЭМГ [CH= 3] p-p, (мВ) | Интегр. ЭМГ [CH 40] mean, (мВ) | ||
Утомление
Данные сегмента 2
| Предплечье 1 (Доминирующее) | Предплечье 2 | ||
| Макс. сила сжатия СН 1 величина | Время утомления От точки макс. сжатия до сжатия с силой 50 % от макс. СН 40 дельта Т | Макс. сила сжатия СН 1 величина | Время утомления От точки макс. сжатия до сжатия с силой 50 % от макс. СН 40 дельта Т |
Вопросы
Различаются ли сила правой и левой рук?
Остаётся ли неизменным число двигательных единиц, задействованных при сжатии предмета в руке?
Задействованы ли одни и те же двигательные единицы на протяжении всего процесса сжатия предмета?
Какими физиологическими процессами объясняется уменьшение силы при утомлении?
