Задание № 1. Определение порога возбуждения мембраны нервного волокна. Определение реобазы

Учебно-исследовательская цель задания: определение порога возбуждения нервного волокна.

Ход работы

1. В окне «Условия» установите исходные стандартные параметры (температура и распределение ионов калия и натрия).

2. В окне «Параметры потенциала» задайте:

- Продолжительность стимула 1–5 (мсек).

3. Изменяя значение амплитуды стимула 1 от 0.1 мВ с интервалом в 0.1 мВ до появления ПД, проследите развитие электротонического потенциала, локального ответа и ПД. Увеличивая амплитуду стимула 1 выше порога возникновения ПД в 2, 3 и т. д. раз, проследите время возникновения ПД.

4. Постройте график зависимости амплитуды ответа от величины стимула, определите порог возникновения ПД и зону действии правила «всё или ничего».

5. Сделайте выводы.

 

Задание № 2. Определение полезного времени

Учебно-исследовательская цель задания: определение полезного времени при силе тока в одну реобазу.

Ход работы

1. В окне «Условия» установите исходные стандартные параметры (температура и распределение ионов калия и натрия).

2. В окне «Параметры потенциала» задайте:

- Амплитуда стимула 1 – величина пороговой силы возникновения ПД (задание № 1).

- Продолжительность стимула 1 изменяем от 1 мсек до момента генерации ПД с интервалом 0.25 мсек.

3. Зарегистрируйте значение полезного времени у себя в отчетах.

4. Сделайте выводы.

Задание № 3. Построение кривой зависимости «сила-длительность»

Учебно-исследовательская цель задания: исследовать зависимость между силой раздражения и продолжительностью его действия для возникновения возбуждения в нервных волокнах.

Ход работы

1. В окне «Условия» установите исходные стандартные параметры (температура и распределение ионов калия и натрия).

2. В окне «Параметры потенциала» задайте:

- Продолжительность стимула 1 поочередно устанавливайте равным 0.05; 0.08; 0.1; 0.15; 0.2; 0.35; 0.5; 0.7: 1; 2.5; 5; 7; 10; 15 мсек.

- Амплитуда стимула 1 определяется для каждого значения «Продолжительность стимула 1» порогом возникновения ПД.

3. В окне «Параметры экрана» задайте:

- Введите МАХ значение времени – 50 мсек.

4. Занесите данные в таблицу и постройте в тетради кривую зависимости «сила-длительность» (горизонтально откладывая время, вертикально – силу),определите значения реобазы и хронаксии, сделайте соответствующие выводы.

5. Проверьте методом подбора, что хронаксия вычислена правильно, путем задания в окне «Параметры потенциала»:

- Амплитуда стимула 1 равная значению 2 реобазы,

- Продолжительность стимула 1 равная значению хронаксии.

6. Сделайте выводы.

Задание № 4. Исследование абсолютной и относительной рефрактерности

Учебно-исследовательская цель задания: оценить продолжительность фаз абсолютной и относительной рефрактерности при возбуждении.

Ход работы

1. В окне «Параметры потенциала» задать:

- Амплитуда стимула 1–50 мВ.

- Амплитуда стимула 2–50 мВ.

- Продолжительность стимула 1–0.8 мсек.

- Продолжительность стимула 2–0.8 мсек.

- Продолжительность между стимулами 1 и 2 устанавливайте через равные промежутки времени (от 1 до 20 мсек с интервалом 1 мсек).

2. Определите длительность периодов абсолютной и относительной рефрактерности.

3. Варьируя амплитуду стимула 2 от 5 до 50 мВ, уточните границы относительной рефрактерности.

4. Зарегистрируйте значение абсолютной и относительной рефрактерности у себя в отчете.

5. Сделайте выводы.

Работа № 4

Виртуальный физиологический эксперимент. Измерение ионных токов методом фиксации потенциала на клетке при возбуждении

Необходимо: компьютер, компьютерная программа «Ионные токи».

Учебно-исследовательская цель работы: изучить на компьютерной моделидинамику ионных токов в условиях фиксации мембранного потенциала при возбуждении мембраны нервного волокна.

Ход работы

1. Запустите программу.

2. После запуска программа запрашивает температуру раствора – «Т?». Рекомендуемая температура 37 ^оС. Набрав значение температуры, нажмите клавишу «Enter». В определенных пределах (37 ± 5 ^оС) температуру можно варьировать, что будет отражаться на значении потенциала покоя. Однако за указанные пределы выходить не следует – программа будет действовать согласно уравнению Нернста, не учитывая фазовых переходов мембраны и денатурации белков, и Вы получите неверные результаты.

3. Далее программа запрашивает концентрации основных потенциалов образующих ионов (калий и натрий) внутри клетки (i) и во внеклеточной жидкости (e). После каждого запроса вводите величину концентрации в миллимолях и нажимайте клавишу «Enter». Рекомендуемые величины:

- Ck_i – 120.

- Ck_e – 5.9 (после этого на экран будет выведено значение равновесного потенциала для калия).

- CNa_i – 2.5.

- CNa_e – 120.4 (после этого на экран будут выведены значения равновесного потенциала для натрия и потенциала покоя).

4. Программа запросит, будут ли заданы параметры фиксации потенциала («Y/N»). Следует ввести «Y».

5. Программа запросит значение потенциала фиксации (в мВ). Введите значение потенциала фиксации – 30 мВ.

6. После ввода значения программа начнет работу. На экран выводятся координатные оси и динамика ионного тока во времени. Можно зафиксировать его пиковое значение, оценить кинетику активации и инактивации, инактивирующуюся и неинактивирующуюся компоненты.

7. Закончив регистрацию, зарисуйте в отчетах результаты эксперимента и нажмите любую буквенную клавишу или пробел. Следующий эксперимент начните с выполнения пункта 1.

 

Задание № 1. Исследование кинетики ионного тока при возбуждении

Учебно-исследовательская цель задания: изучить кинетику ионных токов в зависимости от величины потенциала фиксации.

Ход работы

1. Температуру раствора установите на 37 ^оС.

2. Значение внутри- и внеклеточных концентраций ионов установите, как указано в пункте 3 выполнения работы.

3. Значение потенциала фиксации устанавливайте на уровне от -30 до +10 мВ (с интервалом 10 мВ).

4. Зарисуйте динамику ионных токов при данных величинах фиксации. Оцените амплитуду и длительность фаз, скорость активации и инактивации, вклад инактивирующейся и неинактивирующейся компонент.

5. Сделайте выводы.