1. История изучения природы биопотенциалов (Ю. Бернштейн, В.Г. Нернст, Д. Гольдман, А.Л. Ходжкин, А.Ф. Хаксли, Дж.К. Эклс, Э. Неер и Б. Сакман).
2. Понятие о деполяризации и гиперполяризации клеточной мембраны.
3. Мембранно-ионные механизмы происхождения ПД, роль и работа ионных каналов при возбуждении, следовые потенциалы.
4. Методы регистрации ПД и его физические характеристики.
5. Динамика ионных токов при возбуждении, методы их регистрации.
6. Основные физиологические характеристики ПД, изменение возбудимости при возбуждении. Закон «всё или ничего».
ДЕМОНСТРАЦИИ
Учебный видеофильм: «Потенциал действия».
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
РАБОТА № 1
Виртуальный физиологический эксперимент. Определение величины мембранного потенциала действия
Необходимо: персональный компьютер, обучающая программа LuPraFi-Sim (разделы «Физиология нервной системы», «Физиология мышечной системы»).
Учебно-исследовательская цель работы: изучить методы регистрации потенциалов действия.
|
|
Ход работы
1. Мембранный потенциал действия.
2. Демонстрация воздействия анестезирующих веществ и низкой температуры на потенциал действия.
РАБОТА № 2
Компьютерное моделирование потенциала действия аксона кальмара с помощью математической модели
Необходимо: персональный компьютер с установленной программой «хх-new».
Учебно-исследовательская цель работы: научиться моделировать потенциала действия с помощью математической модели
Примечание:
1. Загрузите программу «хх-new» двойным щелчком мышки, затем пользуйтесь только клавишами «Еsc», «Enter» и стрелками «↑», «↓».
2. Во избежание ошибки, не забывайте после каждого выполненного задания возвращать параметры к исходному состоянию.
3. Прежде чем написать цифру, клавишей «Backspace» сотрите предыдущую цифру; эту клавишу нажимайте столько раз, сколько знаков нужно поставить. Например, перед написанием 0.75 нажмите 4 раза. При написании дробных чисел используйте точку, запятую программа не воспринимает.
4. Проверяйте задаваемые параметры («Условия», «Параметры потенциала», «Параметры экрана»), пороговые, сверхпороговые или подпороговые значения стимула задаете Вы в каждом новом задании.
Задание № 1. Моделирование генерации потенциала действия аксона кальмара при нанесении раздражения электрическим током
Учебно-исследовательская цель задания: убедиться в том, что представлена модель возбудимой клетки.
Ход работы
1. В окне «Параметры потенциала» задать:
- Амплитуда стимула 1–1 (мкА).
- Продолжительность стимула 1–5 (мсек).
2. В окне «Параметры экрана» задать:
|
|
- МАХ значение времени – 25 мсек.
3. Двойным нажатием «Esc» перейти к графическому отображению полученного потенциала действия (ПД).
4. Зарисовать в своих отчетах ПД и обозначить его фазы.
5. Сделать вывод.
Задание № 2. Моделирование влияния содержания внеклеточного натрия («Na+вне») на параметры потенциала действия
Учебно-исследовательская цель задания: изучить влияние содержания внеклеточного натрия на величину потенциала покоя и потенциала действия.
Ход работы
1. В окне «Условия» меняя содержание внеклеточного натрия от 140 до 40 с интервалом 20 мМоль, проследите за изменениями величины ПД и времени его возникновения по пику овершута. Полученные результаты («VK», «VNa», начальное значение потенциала и время возникновения) занесите в таблицу 3.
Таблица 3
Внеклеточный натрий (мМоль) | 140 | 120 | 100 | 80 | 60 | 40 |
VNa | ||||||
VK | ||||||
Начальное значение потенциала (мВ) | ||||||
Время возникновения (мсек) | ||||||
Величина амплитуды стимула (мВ) |
2. В окне «Условия» изменяя содержание внеклеточного натрия (40, 30, 20, 10, 5, 2.5 и 2 мМоль), меняя величину амплитуды стимула 1 до 5 мкА (при исчезновении генерации ПД), проследите за изменениями величины ПД и времени его возникновения по пику овершута. Полученные результаты («VK», «VNa», начальное значение потенциала и время возникновения) занесите в таблицу 4.
Таблица 4
Внеклеточный натрий (мМоль) | 40 | 30 | 20 | 10 | 5 | 2,5 | 2 |
VNa | |||||||
VK | |||||||
Начальное значение потенциала (мВ) | |||||||
Время возникновения |
3. Сделайте выводы.
Задание № 3. Моделирование влияния изменения соотношения внутриклеточного калия («К+внут») и внеклеточного натрия («Na+вне») на параметры потенциала действия
Учебно-исследовательская цель задания: изучить влияние изменения соотношения основных потенциалобразующих ионов на величину потенциала покоя и потенциала действия.
Ход работы
1. В окне «Условия» пропорционально снижая содержание внеклеточного натрия и внутриклеточного калия (до 110, 100, 90, 80 и 70 мМоль), при величине амплитуды стимула 1 в 1 мкА проследите за изменениями величины ПД и времени его возникновения по пику овершута. Полученные результаты («VK», «VNa», начальное значение потенциала и время возникновения) занесите в таблицу 5.
Таблица 5
Внеклеточный натрий (мМоль) | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 |
Внутриклеточный калий (мМоль) | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 |
VNa | |||||
VK | |||||
Начальное значение потенциала (мВ) | |||||
Время возникновения (мсек) |
2. В окне «Условия» пропорционально снижая содержание внеклеточного натрия и внутриклеточного калия (до 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10 и 5 мМоль), меняя величину амплитуды стимула 1 до 10 мкА (при условии исчезновения генерации ПД), проследите за изменениями величины ПД и времени его возникновения по пику овершута. Полученные результаты (VK», «VNa», начальное значение потенциала и время возникновения) занесите в таблицу 6.
Таблица 6
Внеклеточный натрий (мМоль) | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
Внутриклеточный калий (мМоль) | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
VNa | ||||||||
VK | ||||||||
Начальное значение потенциала (мВ) | ||||||||
Время возникновения (мсек) | ||||||||
Величина амплитуды стимула (мВ) |
3. Сделайте выводы.
РАБОТА № 3