Второй опыт гальвани почему возникает сокращение при снятии нерва с мышцы

Детство и образование Луиджи Гальвани

Луиджи Гальвани родился в 1737 году в городе Болонья, Италия. Он вырос в семье, где наука и образование ценились высоко, и это стимулировало его интерес к научным исследованиям.

После окончания средней школы Луиджи поступил в Университет Болоньи, где изучал медицину. Он проявил большой интерес к анатомии и физиологии, и его усердие и талант были замечены преподавателями.

Во время учебы Луиджи Гальвани также изучал физику и химию, расширяя свои знания в научных областях. Он был увлечен электричеством и проводил собственные эксперименты, чтобы лучше понять его свойства и взаимодействие с живыми организмами.

Получив степень доктора медицины в 1762 году, Луиджи Гальвани начал преподавать анатомию и хирургию в Университете Болоньи. Он был известен своими точными и детальными лекциями, а также своими инновационными исследованиями в области физиологии.

Первый опыт Гальвани

Для работы необходимо: биметаллический пинцет, набор препаровальных инструментов, лоток, универсальный штатив, марлевые салфетки, раствор Рингера, лягушка.

Ход работы. Готовят препарат двух задних лапок лягушки и подвешивают его на штатив, берут биметаллический пинцет, одна бранша которого сделана из меди, а другая – из железа. Медную браншу подводят под нервный сплетения, а другую прикладывают к мышцам лапки. Наблюдают сокращение мышц лапок.

Рекомендации к оформлению работы: зарисуйте схему опыта, сделайте вывод о причине сокращения мышц.

Второй опыт Гальвани (сокращение без металла) состоял в том, что сокращение мышц лапки лягушки воспроизводилось без участия металла путем набрасывания отпрепарированного седалищного нерва на поврежденный участок мышцы голени. Разность потенциалов между наружной поверхностью мышцы и ее внутренней частью, существующая в покое, отчетливо проявляется в случаях, когда мышца повреждена. Потенциал, возникающий между неповрежденным и поврежденным участками, получил название «потенциал повреждения» или «демаркационный потенциал». Когда набрасываемый нерв попадает на поврежденный электроотрицательный участок мышцы, происходит замыкание цепи, в которой роль положительного полюса играют неповрежденная поверхность мышцы и участок соприкасающегося с ней нерва. Таким образом, во втором опыте Гальвани причиной возбуждения нерва является раздражающее действие тока, возникающего непосредственно в тканях.

Вторым опытом Гальвани впервые было доказано существование в тканях «животного электричества», которое возникает между поврежденной и неповрежденными поверхностями. Если эти два участка соединить нервом нервно-мышечного препарата, то возникает ток покоя, которое раздражает нерв и вызывает сокращение мышц.

Для работы необходимо: набор препаровальных инструментов, лоток, пипетка, стеклянный крючок, марлевые салфетки, раствор Рингера, лягушка.

Ход работы. Готовят препарат задней лапки лягушки. Затем тщательно препарируют седалищный нерв и отсекают его у позвонков. В нижней трети бедра пересекают мышцы и стеклянным крючком быстро набрасывают седалищный нерв таким образом, чтобы он одновременно коснулся поврежденной и не поврежденной поверхности бедра. При этом происходит сокращение мышц голени.

Рекомендации к оформлению работы. Зарисуйте схему опыта, сделайте вывод о причине сокращения мышц лапки.

Опыт Маттеучи. Раздражение нерва токами действия скелетной мышцы (вторичный тетанус). Маттеучи в 1840 г. показал, что можно вызвать сокращение мышц нервно-мышечного препарата, прикладывая нерв к сокращающимся мышцам другого препарата. Этот опыт свидетельствует о том, что в сокращающейся (действующей) мышце возникают токи, причем настолько значительные, что их можно использовать в качестве раздражителя для нерва другого препарата. Эти токи получили название «токов действия».

Для работы необходимо: набор препаровальных инструментов, лоток, стимулятор, электроды, стеклянный крючок, пробковая пластинка, раствор Рингера, лягушка.

Ход работы. Обездвиживают лягушку и готовят два препарат задних лапок лягушки, затем стеклянным крючком препарируют седалищный нерв у обоих препаратов до коленного сустава, удаляют бедренную кость и мышцы бедра, оставив голень и стопу. Нерв одного препарата оставляют с кусочком позвоночника, а у другого кусочек позвоночника. Обе лапки укладывают на пробковую пластинку. Нерв одного нервно-мышечного препарата (с кусочком позвоночника) с помощью стеклянного крючка помещают на электроды, которые соединены со стимулятором. На мышце этого препарата в продольном направлении набрасывают нерв второго нервно-мышечного препарата. Нерв первого нервно-мышечного препарата подвергают ритмическому раздражению, наблюдают тетаническое сокращение лапок.

При выполнении работы необходимо особенно бережно относится к препаровке нерва, следить, чтобы в ходе приготовления он не подсыхал. Непосредственно перед экспериментом поверхность мышцы первого нервно-мышечного препарата следует подсушить полоской фильтровальной бумаги.

Рекомендации к оформлению работы: Зарисуйте схему опыта, сделайте вывод о причине возникновения вторичного тетануса.

Рекомендации к оформлению работы: Зарисуйте схему проведения опыта, в выводе объясните возникновение токов действия.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2019 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.001 с) .

источник

И опыт к. Маттеучи)

Биоэлектрические явления в возбудимых тканях могут быть обнаружены как биологическим, так и физическим методом с помощью приборов. Хотя биологический метод в настоящее время утратил свое значение как метод исследования, для физиолога он всегда будет представлять интерес благодаря исключительной роли, какую он сыграл в истории открытия биоэлектрических явлений. Именно биологический метод позволил Гальвани впервые бесспорно доказать существование «животного электричества» и тем самым положить начало новому направлению в физиологии – учению об электрических процессах в организме.

Биография

Родился 9 сентября 1737 года в Болонье. Изучал сначала богословие, а затем медицину, физиологию и анатомию. В 1759 окончил Болонский университет по специальности богословие, и только после защиты диссертации заинтересовался медициной (произошло под влиянием его тестя — известного врача и профессора медицины Карло Галеацци). Несмотря на учёную степень, Гальвани круто изменил свою профессию и вновь окончил Болонский университет, но уже медицинское отделение. Магистерская работа Гальвани была посвящена строению человеческих костей. После её успешной защиты в 1762 Гальвани начал преподавать медицину. Был женат на Лючии Галеацци Гальвани. В 1785 году, после смерти своего тестя, Гальвани занял его место руководителя кафедры анатомии и гинекологии, откуда незадолго до смерти был уволен за то, что отказался принести присягу Цизальпинской республике, основанной в 1797 году Наполеоном I. Первые работы Гальвани были посвящены сравнительной анатомии. В 1771 он начал опыты по изучению мышечного сокращения и вскоре открыл феномен сокращения мышц препарированной лягушки под действием электрического тока.

Работая в университете, Гальвани одновременно занимался физиологией: ему принадлежат интересные труды, в которых он доказал, что строение птичьего уха практически не отличается от человеческого.

Научная деятельность

К концу XVIII века английский анатом Джон Уолш доказал электрическую природу удара ската, проводя эксперименты во французском городе Ла-Рошель, а шотландский хирург и анатом Джон Хантер дал точное описание электрического органа этого животного. Исследования Уолша и Хантера были опубликованы в 1773 году.

К тому времени, как в 1786 году Гальвани положил начало своим опытам, не было недостатка в попытках физической трактовки психических и физиологических явлений. Однако именно исследования вышеуказанных ученых подготовили почву для возникновения учения о животном электричестве.

В 1791 году в «Трактате о силах электричества при мышечном движении» было описано сделанное Гальвани знаменитое открытие. Сами явления, открытые Гальвани, долгое время в учебниках и научных статьях назывались «гальванизмом». Этот термин доныне сохраняется в названии некоторых аппаратов и процессов. Своё открытие сам Гальвани описывает следующим образом:

Как справедливо указал впоследствии Вольта, в самом факте вздрагивания лапки препарированной лягушки при электрическом разряде с физической точки зрения не было ничего нового. Явление электрической индукции, а именно явление так называемого возвратного удара, было разобрано Магоном в 1779 году. Однако Гальвани подошел к факту не как физик, а как физиолог. Ученого заинтересовала способность мёртвого препарата проявлять жизненные сокращения под влиянием электричества.

Луиджи Гальвани – видный итальянский учёный, исследователь электричества.

Несмотря на то, что его выводы из поставленных экспериментов оказались в целом ошибочными, сами эксперименты послужили началом грандиозной работы над исследованием электрических явлений.

Имя Луиджи Гальвани носят электрические методы в медицине (например, гальванотерапия), а также ряд терминов в физике, которые, впрочем, считаются устаревшими:

• Гальванический ток – именуется сегодня током проводимости;
• Гальванический элемент – сегодня называется просто химическим источником тока;
• Гальванометр – амперметр.

Академическая физика не считается с именем итальянского исследователя, уже хотя бы потому, что по профессии он был врач. Но это не единственная причина отказывать ему в чести считаться великим физиком.

Б) Опыты Л.Гальвани

А) Понятия «мембранный потенциал» и «потенциал покоя».

• Биологическую мембрану можно рассматривать как электрический конденсатор.

• Пластинами являются электролиты наружного и внутреннего растворов (внеклеточного и цитоплазмы) с погруженными в них «головами» липидных молекул.

• Проводники разделены диэлектрическим слоем, образованным неполярной частью липидных молекул — двойным слоем их «хвостов»

Мембранный потенциал – это разность потенциалов между цитоплазмой и окружающим клетку наружным раствором.

При измерении мембранного потенциала активный электрод располагают внутри клетки, пассивный – снаружи.

Мембранный потенциал покоя (ПП) — мембранный потенциал клетки в состоянии физиологического покоя

У различных клеток мембранный потенциал покоя варьирует от –50 мВ и до –90 мВ

Б) Опыты Л.Гальвани.

• Начало систематического изучения биоэлектрических явлений связывают с именем итальянского физика и анатома Луиджи Гальвани (Galvani L.).

• Л.Гальвани первым убедился в существовании «живого электричества». Термин «животное электричество» принадлежит Л.Гальвани.

• Это произошло в 1771 г. По данным других источников — в 1780 г., но опубликованы результаты открытия были только в 1791 г.

Первый («балконный») опыт Л.Гальвани

• Учёного интересовало влияние электрических грозовых разрядов на мышцы лягушки.

• Препарат задних лапок лягушек на медном крючке был подвешен в грозу к железному балкону.

• Влияние молнии на мышцы лягушки он не заметил, но отметил другое — от ветра в дождь препарат задевал балконные перила, и в этот момент мышцы сокращались.

Второй опыт Л.Гальвани (без металла)

• Набрасывался нерв между поврежденной (срезом) и неповрежденной поверхностями мышцы

• В ответ — сокращение интактной мышцы

Date: 2015-07-17; view: 659; Нарушение авторских прав

1.3 Мембранный потенциал покоя. Метод регистрации, механизмы происхождения и поддержания

Для исследования биоэлектрических явлений (рис. 2) в клетках применяют микроэлектроды (стеклянные пипетки, наполненные электролитом, с очень тонким – 0,5 мкм – кончиком). В таком микроэлектроде электролит играет роль проводника тока, а стекло – изолятора. Когда кончик микроэлектрода находится в межклеточной жидкости, между ним и индифферентным электродом (находящимся там же) разность зарядов равна нулю (рис. А). Если микроэлектрод ввести внутрь клетки, то регистрирующая установка мгновенно покажет некоторый постоянный электроотрицательный потенциал по отношению к электроду, расположенному в окружающей клетку жидкости (рис. Б).

При выведении кончика микроэлектрода из клетки возвратным движением или прокалывание ее насквозь разность потенциалов между электродами скачкообразно исчезает. Разность зарядов между внутренней и наружной сторонами мембраны клетки называют мембранным потенциалом (МП). В покое эта величина варьирует от -9 до -100 мВ в зависимости от вида ткани и называется мембранным потенциалом покоя (МПП). Следовательно, в состоянии покоя клеточная мембранаполяризована. Уменьшение величины МПП называютдеполяризацией, увеличение –гиперполяризацией, восстановление исходного значения –реполяризацией мембраны (рис.3).

МПП играет исключительно важную роль в жизнедеятельности самой клетки и организма в целом. В частности, он составляет основу возбуждения и переработки информации нервной клеткой, обеспечивает регуляцию деятельности внутренних органов и опорно-двигательного аппарата посредством запуска процессов возбуждения и сокращения в мышце. Нарушение процессов возбуждения в кардиомиоцитах ведет к остановке сердца.

Согласно мембранно-ионной теории (Бернштейн, Ходжкин, Хаксли, Катц) непосредственной причиной формирования МПП является неодинаковая концентрация анионов и катионов внутри и вне клетки (рис. 4).

источник

Вклад Луиджи Гальвани в физику

Луиджи Гальвани внес значительный вклад в развитие физики, особенно в области электродинамики и электропроводности. Его открытия и эксперименты помогли установить основные принципы и законы, которые до сих пор являются основой для понимания электрической активности и электрических цепей.

Законы электродинамики

Одним из важных вкладов Луиджи Гальвани в физику является установление законов электродинамики. Он обнаружил, что приложение электрического разряда к мышцам жабы вызывает их сокращение. Это привело к формулировке закона, который сейчас известен как закон Гальвани:

Этот закон стал основой для понимания электрической активности в организмах и привел к развитию физиологии и неврологии.

Изучение электропроводности

Луиджи Гальвани также провел много экспериментов, чтобы изучить электропроводность различных материалов. Он обнаружил, что различные вещества имеют разную способность проводить электрический ток. Это привело к разработке закона, который сейчас известен как закон Гальвани:

Этот закон помог установить основы электропроводности и развитие электротехники.

Эксперименты и результаты

Луиджи Гальвани провел множество экспериментов, чтобы подтвердить свои открытия и установить законы электродинамики и электропроводности. Он использовал различные животные, включая жаб, чтобы исследовать электрическую активность в их мышцах и нервной системе. Он также провел эксперименты с различными материалами, чтобы изучить их электропроводность.

Результаты его экспериментов были значимыми и подтвердили его открытия. Он показал, что электрический разряд вызывает сокращение мышц и что различные вещества имеют разную способность проводить электрический ток.

В целом, Луиджи Гальвани сделал значительный вклад в физику, установив основные законы электродинамики и электропроводности. Его работы и эксперименты остаются важными вкладами в научное сообщество и продолжают вдохновлять современных ученых в их исследованиях.

Ответ Вольты

Но через некоторое время другой великий итальянец, Алессандро Вольта, повторил опыты Гальвани и доказал ошибочность его выводов. Он понял, что электричество вызывается как раз-таки соединением разнородных металлов и электролитов, а органы животных являются лишь пассивными проводниками.

Никакого «животного электричества» существовать не может, за исключением электрических органов скатов и угрей, строение которых было подробно исследовано. Вольта был профессиональным физиком, он же сконструировал электрофор и некоторые другие приборы, которыми пользовался Гальвани в своих опытах.

Случайное открытие

В те времена медики всего мира были увлечены возможностью оживлять мертвецов или хотя бы восстанавливать угасшие жизненные силы. К тому моменту учёные получили первые знания об электричестве и даже исследовали особые органы электрических рыб – скатов и угрей. Всё это дало возможность предполагать наличие некоего «животного электричества».

Луиджи Гальвани, судя по всему, знал о существовании этой гипотезы, но целенаправленно работать над ней не стремился.
В тот знаменательный день он просто препарировал лягушку, выполняя вполне привычную работу для анатома. Его кабинет был оснащён вполне современными для того времени электрическими приборами.

В работе ему помогали ассистент и собственная жена. И вдруг наблюдательная женщина увидела, что лапка лягушки сокращается, когда её ударяли током. Этот эффект удивил Гальвани. С того момента он провёл ещё серию опытов, изучая действие на лапку лягушки как искусственного электричества, полученного прикосновением дуги из двух разнородных металлов, так и естественного – разряда молнии.

Будучи сторонником учения о «животном электричестве», Гальвани и предположить не мог, что источником электричества являются разряд молнии и соединения металлов. Его эксперименты «подтвердили», что мышца является вместилищем электричества. К слову, само электричество в те времена учёные считали жидкостью; следовательно, заключил Гальвани, эта жидкость содержится в животных тканях.

Он надеялся, что его открытие найдёт применение именно в медицине: подобно тому, как кровопусканием принято было лечить болезни, он надеялся выпускать «испорченное» электричество из мышц и заменять его «свежим», омолаживая организм. Впоследствии такой метод лечения даже практиковался некоторое время: желающие за определённую плату прикасались к угрю и получали разряд тока.