Работа 1. Катэлектротон и анэлектротон

Цель работы: зарегистрировать изменения возбудимости нерва в области катода и анода постоянного тока. Проследить зависимость этих изменений от напряжения постоянного тока.

Объект исследования: лягушка.

Для работы необходимы: потенциометр; неполяризующиеся электроды; электростимулятор; набор инструментов для препарирования.

Описание и схема потенциометра. Потенциометр (рис. 15) питается от батарейки карманного фонаря или любого стабилизированного источника постоянного тока; правый тумблер "1:1" и "1:10" на панели потенциометра включает либо всю батарейку (1:1) на переменное сопротивление, либо 1/10 напряжения батарейки (1:10). Плавная ручка переменного сопротивления позволяет достаточно градуально менять напряжение на выходе потенциометра. Клеммы выхода обозначены "+" и "–". Эти знаки соответствуют действительности, если тумблер на верхней части потенциометра стоит в положении "катод". Если тумблер ставится в положение "анод", направление тока меняется на противоположное.

Рис. 15. Принципиальная схема потенциометра для действия постоянного тока: U_вх и U_вых – напряжение питающей батарейки и выходное напряжение потенциометра соответственно; Т₁ – тумблер для изменения направления постоянного тока; Т₂ – тумблер, закорачивающий постоянное сопротивление R (это позволяет менять напряжение в 10 раз, то есть грубо); R₂ – переменное сопротивление для плавной регулировки напряжения на выходе потенциометра

Описание и приготовление неполяризующихся электродов. Неполяризующиеся цинковые электроды состоят из металла и его соли: Zn – ZnSO₄.Так как ZnSО₄ для мышцы ядовит, используется следующее устройство электрода (рис. 16): стеклянная трубочка заполняется снизу комочком глины (каолина), замешанной на растворе Рингера; сверху наливается до 1/3 части трубочки раствор ZnSО₄, в него опускается цинковая пластинка с отходящим от нее проводом. В каолин снизу вставляется ватный фитилек, смоченный раствором Рингера, который непосредственно касается нерва.

Рис. 16. Схема неполяризующегося электрода Дюбуа–Реймона

Кроме постоянного тока в задаче используются в качестве тестирующего тока кратковременные прямоугольные толчки тока, подаваемые от стимулятора ЭСЛ с частотой 10–30 Гц; длительность прямоугольного стимула – 0,5 мс. Блок-схема установки показана на рисунке 17.

Ход работы. Опыт ведется на изолированном нервно-мышечном препарате (приготовление см. на стр. 23). Препарат помещают в камеру, мышцу фиксируют за коленный сустав к пробке, а за ахиллово сухожилие прикрепляют ниткой к рычажку датчика. Часть камеры, где находится мышца, заполняется раствором Рингера. Металлические электроды камеры, контактирующие с нервом, соединяют с выходом стимулятора: они будут служить тестирующими электродами. На нерв рядом с его частью, лежащей на металлических электродах, накладывают фитилек одного неполяризующегося электрода; фитилек второго электрода помещают на кусочек позвоночника. Провода от цинковых пластинок неполяризующихся электродов присоединяют к выходу потенциометра: ближний к мышце электрод соединяют с клеммой "–" (в этом случае электрод, находящийся на позвоночнике, будет анодом). В отделении камеры, где помещен нерв, поддерживается влажная атмосфера.

Рис. 17. Схема расположения тестирующих электродов и

электродов постоянного тока на нерве

Последовательность проведения опыта:

1) определяется реобаза при нисходящем направлении постоянного тока (ближний к мышце электрод – катод);

2) определяется порог раздражения для тестирующего тока (на стимуляторе устанавливают частоту 10–30 Гц, длительность стимула – 0,5 мс);

3) регистрируется катэлектротон – повышение возбудимости под катодом;

4) регистрируется анэлектротон – изменение возбудимости под анодом.

Для регистрации мышечных сокращений установите среднюю скорость движения ленты самописца (2,5 мм/с). Включите регистрирующий пороговый ток. На его действие мышца отвечает нерегулярными вздрагиваниями (возбуждается часть нервных волокон). На этом фоне на короткое время включают нисходящий постоянный ток, напряжение которого равно двум реобазам. Это делается для того, чтобы убедиться, есть ли эффект или нет. Затем исследуют действие ряда напряжений постоянного тока, кратных реобазе: 1/4, 1/2, 3/4, 1, 2, 3, 4 и т. д. Так как в момент пропускания постоянного тока в области катода возбудимость нерва повышается (катэлектротон), на пороговую силу раздражения тестирующим током начинают отвечать большая часть или все нервные волокна, в связи с чем наблюдается тетаническая форма сокращения мышцы. Выключив тестирующий ток, убедитесь в том, что один постоянный ток тетануса вызвать не может.

Включите тестирующий ток выше пороговой силы, при которой на его действие мышца отвечала тетанусом, но не максимальной величины. На фоне записи этого тетануса на короткое время включается восходящий постоянный ток (теперь ближний к мышце электрод – анод) вначале напряжением в две реобазы, а затем напряжением, кратным 1/4, 1/2, 3/4 и т. д. значениям реобазы.

При пропускании постоянного тока в области анода возбудимость нерва падает. Тестирующий ток, который возбуждал до этого большую часть нервных волокон, теперь либо совсем не может возбудить нерв, либо возбуждает незначительное число нервных волокон. Вследствие этого наблюдается полное расслабление мышцы или снижение амплитуды тетануса в момент пропускания постоянного тока. Таким образом, хотя в работе и не производится определение порогов раздражения во время пропускания постоянного тока, однако этот косвенный метод позволяет судить качественно о повышении и понижении возбудимости в участках нерва, расположенных под электродами постоянного тока.

При оформлении задачи подсчитайте в процентах, на какую величину повышалась или понижалась высота сокращения при действии постоянного тока на нерв. Сравните цифры при действии постоянного тока разной силы отдельно для катэлектротона и анэлектротона. Объясните повышение амплитуды тетануса после выключения постоянного тока при анэлектротоне и падение амплитуды сокращения после выключения постоянного тока при катэлектротоне.