Рефлекторные реакции и дыхание
Содержание
Практическая работа №1. Исследование рефлекторных реакций человека
Практическая работа №2. Исследование работы мышц глаза
Практическая работа №3. Исследование изменения дыхания у человека при выполнении двигательной нагрузки
Тестовые задания
Использованная литература
Практическая работа №1. Исследование рефлекторных реакций человека
Для выполнения заданий, предлагаемых в этой практической работе, Вам (экспериментатору) потребуется помощник, назовем его «испытуемый». При оформлении задания требуется описать ход работы и наблюдаемую ответную реакцию, указав возраст и пол испытуемого. После выполнения всех заданий необходимо ответить на предлагаемые вопросы.
Необходимое оборудование: неврологический молоточек, карандаш.
1. Мигательный рефлекс. Испытуемый сидит. Экспериментатор делает неожиданный хлопок перед лицом испытуемого и наблюдает ответную реакцию.
2. Надбровный рефлекс. Испытуемый сидит. Экспериментатор неожиданно, но очень осторожно, прикасается карандашом с укрепленным на его конце ластиком к краю надбровной дуги испытуемого и наблюдает ответную реакцию.
4. Коленный рефлекс. Испытуемый в положении сидя кладет ногу на ногу. Экспериментатор наносит легкий удар неврологическим молоточком (или ребром ладони) по сухожилию четырехглавой мышцы (под надколенником) и наблюдает ответную реакцию.
5. Ахиллов рефлекс. Испытуемый встает на стул на коленях. Ступни ног свисают. Неврологическим молоточком экспериментатор наносит легкий удар по сухожилию трехглавой мышцы голени (в месте прикрепления мышцы общим сухожилием (ахилловым) к бугру пяточной кости) наблюдает ответную реакцию (сгибание стопы).
Вопросы:
Какие рефлексы Вы наблюдали в процессе выполнения заданий: условные или безусловные? Обоснуйте свой ответ.
Что называют безусловным рефлексом?
Каково биологическое значение безусловных рефлексов?
Изобразить схему рефлекторной дуги соматического рефлекса.
Ответ
Безусловный рефлекс - это врожденная ответная реакция организма на раздражитель. Каждый безусловный рефлекс проявляется в определенном возрасте и в ответ на определенные раздражители.
Биологическое значение безусловных рефлексов – они позволяют организму приспособиться к постоянно меняющимся условиям окружающей среды. На основе безусловных рефлексов осуществляются регуляция и согласованная деятельность разных органов и их систем, поддерживается само существование организма.
Мигательный рефлекс - условный рефлекс - защитная реакция организма на свет, звук, прикосновение к роговице или ресницам, постукивание в области надпереносья и другие раздражители. Также он возникает при электрической стимуляции надглазничного нерва (ветвь тройничного), что используют в качестве нейрофизиологического теста.
Надбровный рефлекс - безусловный рефлекс - при ударе молоточком по надбровной дуге возникает смыкание век за счет сокращения круговой мышцы глаза.
Коленный рефлекс - безусловный рефлекс - вызывается ударом молоточка по связке надколенника. Ответная реакция — разгибание верхней конечности в коленном суставе в результате сокращения квадратной мышцы бедра.
Ахиллов рефлекс - безусловный рефлекс - вызывается ударом молоточка по пяточному (ахиллову) сухожилию. Ответная реакция — сокращение трехглавой мышцы голени и подошвенное сгибание стопы.
Схема рефлекторной дуги соматического рефлекса
А - соматического рефлекса; Б - вегетативного рефлекса; 1 - рецептор; 2 - чувствительный нейрон; 3 - центральная нервная система; 4 - двигательный нейрон; 5 - рабочий орган - мышца, железа; 6 - ассоциативный (вставочный нейрон); 7 - вегетативный узел (ганглий)
Практическая работа №2. Исследование работы мышц глаза
Работа выполняется вдвоем. При оформлении задания требуется описать ход работы и наблюдаемую ответную реакцию, указав возраст и пол испытуемого. После выполнения задания необходимо ответить на вопросы.
Необходимое оборудование: карандаш.
Экспериментатор просит испытуемого внимательно следить за движением карандаша, который располагается на расстоянии 20 см от лица испытуемого. Экспериментатор перемешает карандаш вверх, вниз, вправо, влево, затем описывает окружность. Все это время он внимательно наблюдает за движением глаз испытуемого.
Вопросы:
Почему происходит движение глазного яблока?
Какие мышцы обеспечивают движения глазного яблока?
Сколько мышц участвуют в перемещении глаз в глазницах?
Изобразить схему строения зрительного анализатора.
Ответ
Глаза - самый подвижный наш орган. Движение глаз в орбите осуществляется при помощи мышц. Мышцы глазного яблока являются группами мышц, которые вращают глазное яблоко с помощью их соответственных присоединений к внешней поверхности яблока. Они состоят, для каждого глаза, из четырех прямых мышц (средняя, боковая, верхняя и нижняя) и двух косых (верхняя и нижняя).
Прямые мышцы выходят сзади на вершине глазного яблока из общего начала, на фиброзном кольце вокруг выхода оптического нерва; затем они проходят вперед к соответствующим прикреплениям на глазном яблоке, сзади плоскости центра вращения яблока. Таким образом, прямые мышцы повсюду стремятся втолкнуть яблоко обратно в глазницу. Это обратное втягивание прямых мышц частично уравновешивается тягой вперед косых мышц, а частично подушечкой жира. Важно принять во внимание, что движение каждой мышцы зависит от ориентации глазного яблока относительно глазницы. Когда наши два глаза вращаются к новой ориентации (то есть, перенаправление взгляда), то меняется движение каждой из наших двенадцати мышц. Более того, в период какого-либо вращения глазного яблока эти изменения действия происходят как непрерывный хорошо скоординированный процесс.
Движения каждого мускула можно математически разложить на три компонента, относящиеся к трем основным осям, которые проходят через центр вращения и являются перпендикулярными друг другу. Эти три оси – горизонтальная, вертикальная и переднезадняя (визуальная ось или луч обзора). Как вертикальная, так и горизонтальная ось находятся в экваториальной плоскости (Листинга) глазного яблока. Движения мускула можно лучше всего понять, рассматривая прикрепление каждого мускула к глазному яблоку относительно центра вращения этого яблока.
Верхняя прямая мышца идет прямо в глазнице соосно (над и в плоскости) с оптической осью, также как и нижний мускул. В связи с тем, что он прикрепляется к глазному яблоку перед его экватором и выше, его главное действие – это поднятие или поворот глаза вверх (вращение глазного яблока вверх). Но это его единственное действие только когда зрительная ось также выровняется с осью глазного яблока, то есть они будут отведены (перевернуты) на 23° от их основной позиции (термин употребляется, когда глаз смотрит непосредственно вперед). Как только глаз приведен (повернут) от 23° приведения, тогда все больше и больше действий ВПМ изменяются от простого поворота глаза кверху до комбинации приведения и наклонения (вращение вокруг зрительной оси). При приведении ВПМ помогает средней мышце (СМ) в последнем предварительном действии приведения. Если глаз отводится больше, чем на 23°, то действие ВПМ изменяется, чтобы все больше стать комбинацией отведения глаз (помогая боковой прямой мышце) и поворота наружу. Все эти действий ВПМ обычно соответственными уравновешивающими, но противоположными действиями нижнего прямого мускула. Когда глаз приведен, то эффективность вертикальных мышц (верхних или нижних) в поднимании или понижении глаза становиться либо пониженной, либо исчезает совсем. Это функция косых мышц, которые являются очень эффективными при приведении, верхний косой мускул для понижения, а нижний для поднимания. Отхождение ВК мускула находится на вершине глазного яблока вверху и посредине между отхождениями верхней прямой и средней прямой мышцами. Нижняя часть ВКМ проходит вперед и по середине почти что к входу глазницы. Здесь он становится округленным прочным сухожильем, уникальным среди всех КМ, чтобы резкого пройти сквозь хрящевое кольцо, которое действует как блок, проходя в обратном направлении, вниз и по бокам. Сухожилие заканчивается путем расширения для того, чтобы войти в верхнюю заднелатеральную четверть яблока, то есть, за его экватором и центром вращения. Верхний косой мускул, возвращаясь от блока, формирует угол 54°, при котором со средней стенкой глазницы и со зрительной осью в основном положении. Только тогда, когда глаз полностью приведен на (54°), зрительная ось выравнивается с ВК сухожилием, и ВКМ затем действует полностью как сильный депрессор (мышца, осуществляющая опускание). В момент поворота глаза ВКМ становится менее и менее депрессором до тех пор, пока при полном отведении оно не вызывает только отведение (помогая СМ) и наклон. ВКМ играет самую важную роль, когда мы смотрим вниз на близкий объект, при этом действии, верхние косые мышцы являются главными депрессорами, так как глаза (зрительные оси) сходятся, т.е. обе приведены.
Нижняя косая мышца (НКМ) проходит более краткий путь от своего отхождения к переднемедиальной части основания яблока; она идет назад сбоку, чтобы войти в нижнюю заднелатеральную четверть поверхности яблока и позади экватора. Подобно ВКМ, она формирует угол примерно 51° со средней стенкой глазного яблока. Действия НКМ соответствуют и уравновешивают ВКМ. Обе косые мышцы являются мощными тортерами глазного яблока в основной позиции и при отведении. От основной позиции прямое поднимание и опускание осуществляется мышцами, которые работают как совместно действующие пары: ВПМ и НКМ для поднимания, а НПМ и ВКМ для опускания.
Горизонтальные прямые мышцы (средние и боковые, соответственно СГПМ и БГПМ), похожи на поводья лошади. Не смотря на то, что анатомические описания горизонтальных мышц в основном утверждают, что их действия являются только горизонтальными, в механических терминах и на практике эти две мышцы все-таки вызывают вертикальное движение, когда глазное яблоко поднимается или опускается. Когда яблоко вращается вверх, они помогают поднимающим мышцам (ВПМ и ВКМ), а когда вращается вниз – депрессорам (НПМ и ВКМ). Этот принцип используется при действии, предназначенном для поднимания глаза в некоторых случаях паралича поднимающей мышцы: СГПМ и БГПМ отделяются, а потом переустанавливаются на высшем уровне, над центром вращения и наряду с ВПМ. Подобным образом, горизонтальные мышцы могут иметь легкое вращающетельное действие, в зависимости от направления взгляда.
Зрительный анализатор включает в себя глаз - орган зрения, воспринимающий световые раздражения, зрительный нерв и зрительные центры, расположенные в коре головного мозга.
Схема строения зрительного анализатора
1 - сетчатка, 2 - неперекрещенные волокна зрительного нерва, 3 - перекрещенные волокна зрительного нерва, 4 - зрительный тракт, 5 - наружнее коленчатое тело, 6 - radiatio optici, 7 - lobus opticus
Практическая работа №3. Исследование изменения дыхания у человека при выполнении двигательной нагрузки
Оборудование: секундомер.
Работа проводиться вдвоем. При оформлении задания требуется описать ход работы и заполнить таблицу 1. Необходимо указывать возраст, пол испытуемого и время проведения исследования. После выполнения задания необходимо ответить на вопросы.
Последовательность выполнения заданий:
1. Подсчитать частоту дыхания (ЧД) у испытуемого в состоянии относительного покоя (в положении сидя или стоя). Взять среднюю величину за 2-3 минуты.
2. Измерить частоту дыхания после выполнения физической нагрузки (приседания в течение 1 минуты в среднем темпе, бег в течение 1 минуты).
3. Определить время восстановления исходной частоты дыхания.
Вопросы:
1. Что такое дыхание? Описать этапы дыхания.
2. Как изменяется дыхание человека после выполнения физической нагрузки?
3. Опишите механизмы регуляции дыхания.
Ответ
Испытуемый: молодой человек - 22 года. Время проведения испытания – вечер.
Таблица 1 - Исследование изменения дыхания у человека при выполнении двигательной нагрузки
|
Вид нагрузки |
ЧД покоя (дых/мин) |
ЧД после нагрузки (дых/мин) |
Время восстановления дыхания |
|
Бег на месте 1 мин. |
15 |
40 |
9 |
|
Приседание 1мнн. |
15 |
41 |
10 |
Дыхание – это совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поступление кислорода во внутреннюю среду организма, использование его для окисления органических веществ и удаление из организма углекислого газа и конечных продуктов окисления некоторых соединений и воды.
Процессы дыхательной системы:
1) внешнее, или легочное, дыхание (вентиляция легких), осуществляющее газообмен между атмосферным и альвеолярным воздухом;
2) обмен газов в легких между альвеолярным воздухом и кровью;
3) транспорт газов к тканям и от них;
4) обмен газов между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей;
5) внутреннее, или клеточное, дыхание, осуществляющее непосредственный процесс окисления органических веществ с освобождением энергии, расходуемой в процессе жизнедеятельности.
В результате деятельности системы внешнего дыхания кровь обогащается кислородом и освобождается от углекислого газа. Вентиляция легких осуществляется вследствие разности давления между альвеолярным и атмосферным воздухом. При вдохе давление в альвеолах снижается (за счет расширения грудной клетки) и становится ниже атмосферного: воздух из атмосферы входит в воздухоносные пути. При выдохе давление в альвеолах приближается к атмосферному или даже становится выше него (при форсированном выдохе), что соответственно приводит к удалению воздуха из альвеол.
Аппарат вентиляции состоит из 2 частей:
1) грудной клетки с дыхательными мышцами
2) легких с дыхательными путями.
Внешнее дыхание состоит из двух актов: вдоха (инспирация) и выдоха (экспирация). Различают два режима дыхания:
1) спокойное дыхание (частота 12 – 18 дыхательных движений в мин);
2) форсированное дыхание (увеличение частоты и глубины дыхания).
Спокойное дыхание. Акт вдоха совершается путем подъема ребер межреберными мышцами и опускания купола диафрагмы. Диафрагма – это наиболее сильная мышца вдоха, дает 2/3 объема вдоха. При расслаблении мышц вдоха под действием эластических сил грудной клетки и силы тяжести объем грудной клетки уменьшается, вследствие чего происходит выдох (при спокойном дыхании он происходит пассивно). Таким образом, дыхательный цикл включает вдох, выдох и паузу.
Различают грудной, брюшной и смешанный типы дыхания. Грудной (или реберный) тип дыхания обеспечивается в основном за счет работы межреберных мышц, а диафрагма смещается пассивно под действием грудного давления. При брюшном типе дыхания в результате мощного сокращения диафрагмы не только снижается давление в плевральной полости, но и одновременно повышается давление в брюшной полости. Этот тип дыхания более эффективен, так как при нем легкие сильнее вентилируются и облегчается венозный возврат крови от органов брюшной полости к сердцу.
Форсированное дыхание. Во вдохе участвуют вспомогательные дыхательные мышцы: большая и малая грудные, лестничные (поднимают первое и второе ребра), грудино-ключично-сосцевидная (поднимает ключицу). При этом грудная клетка расширяется больше. Выдох при форсированном дыхании тоже представляет собой активный процесс, так как в нем участвуют внутренние межреберные мышцы, которые сближают ребра, а также – косые и прямые мышцы живота.
В основе регуляции дыхания в нормальных условиях лежит высокая чувствительность центральных хеморецепторов дыхательного центра (дыхательный центр является сложной структурой, расположенной в продолговатом мозге и мосте мозга — так называемой понтобульбарный центр) к изменениям рН омывающей их внеклеточной жидкости, состав которой определяется в основном составом спинномозговой жидкости (СМЖ). Так, например, падение рН жидкости вследствие диффузии СО>2> через гематоэнцефалический барьер приводит к усилению вентиляции, что способствует стабилизации Рсо>2> в строго определенном пределе. Ответ центральных хеморецепторных образований усиливается афферентной импульсацией, поступающей в дыхательный центр вследствие воздействия рсо>2> на периферические хеморецепторы. Высокая чувствительность данного регуляторного механизма, функционирующего по принципу обратной связи, представляется особенно наглядной при вдыхании воздуха с высоким содержанием СО>2>. Так, при повышении Рсо>2> всего лишь на 2-3 мм рт. ст. частота дыхания удваивается.
При выполнении физических упражнений резко возрастает потребление кислорода работающими мышцами, мозгом, в связи с чем возрастает функция органов дыхания - интенсивность легочной вентиляции резко возрастает.
Во время выполнения физической работы мышцам необходимо большое количество кислорода. Потребление 02 и продукция СО2 возрастают при физической нагрузке в среднем в 15 - 20 раз. Обеспечение организма кислородом достигается сочетанным усилением функции дыхания и кровообращения. Уже в начале мышечной работы вентиляция легких быстро увеличивается. В возникновении гиперпноэ в начале физической работы периферические и центральные хеморецепторы как важнейшие чувствительные структуры дыхательного центра еще не участвуют. Уровень вентиляции в этот период регулируется сигналами, поступающими к дыхательному центру главным образом из гипоталамуса, лимбической системы и двигательной зоны коры большого мозга, а также раздражением проприорецепторов работающих мышц. По мере продолжения работы к нейрогенным стимулам присоединяются гуморальные воздействия, вызывающие дополнительный прирост вентиляции. При тяжелой физической работе на уровень вентиляции оказывают влияние также повышение температуры, артериальная двигательная гипоксия и другие лимитирующие факторы.
Тестовые задания
Вариант 1
1. Недостаток какого гормона приводит к карликовости с нарушением интеллекта?
адреналина
инсулина
йодсодержащих гормонов щитовидной железы
гормона роста (соматотропина)
андрогенов
эстрогенов
стероидных гормонов надпочечников
гормонов нейрогииофиза (окситоцина и вазопрессина)
2. Под действием каких гормонов при стрессе повышается артериальное давление и учащается сердцебиение?
адреналина
инсулина,
йодсодержащих гормонов щитовидной железы
гормона роста (соматотропина)
андрогенов
эстрогенов
стероидных гормонов надпочечников
гормонов нейрогииофиза (окситоцина и вазопрессина)
3. Что составляет внутреннюю среду организма?
кровь
внутренние органы
нервная система
лимфа
скелет и мышцы
тканевая жидкость
4. Какие клетки участвуют в процессе свертывания крови?
эритроциты,
лейкоциты
тромбоциты
лимфоциты
плазмоциты
моноциты
5. Какие функции выполняют скелетные мышцы?
двигательная
транспортная
секреторная
опорная
защитная
связи со внешней средой
6. Какие кости входят в состав скелета верхней конечности?
1. кости кисти,
бедренная
малая берцовая
скуловая
плечевая
лучевая
лопатка
локтевая
клиновидная
ключица
7. В каком состоянии находится клапаны сердца при общем расслаблении миокарда?
полулунные клапаны открыты
полулунные клапаны закрыты
створчатые клапаны открыты
створчатые клапаны закрыты
8. К мочевыделительной системе относятся:
мочеточник
надпочечники
селезенка
кожа
мочевой пузырь
почки
мочеиспускательный канал
9. В каких отделах пищеварительной трубки происходит расщепление жиров
в желудке
в двенадцатиперстной кишке
в толстом кишечнике
в ротовой полости
в пищеводе
10. Каковы причины сокращения сердечной мышцы?
1. влияние нервных импульсов
2. автоматия сердечной мышцы
3. влияние гормонов
4.влияние ионов калия и кальция
11. В каком отделе сердечно-сосудистой системы артериальная кровь превращается в венозную?
в капиллярах, в малом круге кровообращения
в системе органных артерий
в капиллярах, в большом круге кровообращения
в микроциркуляторном русле
12. Как соединяются между собой позвонки?
хрящевыми дисками
мышцами
суставами
связками
13. Как называется возрастной период от 12 до 16 лет?
второе детство 4. подростковый
школьный 5. юношеский
грудной 6. зрелый
14. Как называется совокупность клеток, имеющих обще происхождение, строение и выполняющих одинаковые функции?
ткань 3. физиологическая система
орган 4. биологическая система
15. Назовите типы нейронов
мякотный и безмякотный
афферентный, эфферентный, вставочный
рецептор и рабочий орган
миелинизированный и безмиелинизированный
Использованная литература
Низкодубова С.В., Каюмова Е.А., Легостин С.А., Мастеница Э.И. Основы медицинских знаний: Учебное пособие / Под ред. С.В. Низкодубовой. Томск: Центр учебно-методической литературы ТГПУ, 2003. 196 с.
Основы анатомии и физиологии человека: учеб. пособие / Н.П. Канунникова, Н.З. Башун. – Гродно: ГрГУ, 2007. – 198 с.