Меню

Опыт с лягушкой ток



«Животное электричество» Луиджи Гальвани

Удивительно, как в поисках источников электрического тока пересекаются судьбы исследователей. Один ученый случайно открыл «животное электричество», изучая анатомию лягушки, а другой нашел способ получать электрический ток с помощью химической реакции.

Луиджи Гальвани

Луиджи Гальвани едва ли был физиком. Он последовал за своим отцом в медицину и, нарабатывая навыки хирурга, много занимался анатомией. И прежде чем начать работать с пациентами, тренировался на мертвых животных. Луиджи даже поработал на полной ставке анатома в Болонском университете.

После девяти лет академических исследований Гальвани совершил открытие, в котором есть немалая доля случайности. Он повесил пару лягушачьих лапок на проволочную сетку для просушки. Сетка была из железа, а крючки для подвеса из меди. Неожиданно свежие лягушачьи лапки начали подергиваться. По некоторым отчетам, ученый даже заметил искру!

Гальвани обнаружил, что может повторить этот эффект, пользуясь заряженной лейденской банкой, когда попытался стимулировать «живую» мускулатуру (по крайней мере недавно погибшего животного) электрическим разрядом. Этот эффект Гальвани назвал «животным электричеством».

металл – лягушачья лапка

Исследования Гальвани этого интересного явления (когда лягушачьи лапки дергались на сетке) нашли в физической науке необычайно широкий отклик. Впоследствии Луиджи воспроизвел ситуацию, возникшую в его лаборатории, взяв металлическую дугу из двух металлов — меди и железа — и прикоснувшись скруткой к обнаженному позвоночнику лягушки (именно там располагаются нервы, которые контролируют мышцы ноги) и к кончику лапки.

В своем опыте Гальвани создал электрическую цепь, по которой «животное электричество» прошло через мускулатуру лягушки, заставляя ее сокращаться. Но где рождалось это электричество? Гальвани предполагал, что он открыл некоторую форму «витальной силы», характерной для живых существ, однако 30 лет спустя другой ученый показал, как получить тот же эффект без животного.

Электрическая батарея

Металлическая дуга Гальвани вырабатывала ток только в контакте со свежим мясом, которое, как предполагал Гальвани, дает флюиды. Итальянец Алессандро Вольта заменил мясо деревянными опилками, размоченными в соленой воде. Он понял, что самым главным здесь являются два металла, которые реагируют друг с другом, за счет чего электрический заряд переходит из одного металла в другой.

Алессандро Вольт

Этот эффект Вольта попытался усилить, сделав в своей конструкции много биметаллических элементов, буквально входящих друг в друга. Его первый «вольтов столб» представлял собой серебряные монеты, переложенные цинковыми дисками и разделенные сырыми древесными опилками.

Соединение проводом верхней монеты с нижним диском приводило к тому, что по цепи тек электрический ток. Таким образом, «животное электричество» Гальвани оказалось тем же самым явлением, что и «тепловое электричество» Вольты (он сам так назвал свое открытие, поскольку столб разогревался), и, чтобы разобраться в этом, физикам придется открыть еще немало законов природы.

Батарейка

Батарейка

Современная батарейка работает по тем же самым принципам, что и «вольтов столб». Два вещества (катод и анод) подобраны так, чтобы химически взаимодействовать друг с другом. В процессе этого взаимодействия электроны переходят от анода к катоду. Устройство батарейки таково, что две взаимодействующие части не имеют контакта друг с другом, поэтому электроны между ними движутся через жидкость, называемую электролитом. Так создается электрический ток.

Франкенштейн

Доктор Франкенштейн

Племянник и последователь Гальвани, Джованни Альдини превратил опыты с животным электричеством в шоу «электрические пляски». Он ездил с турами по Европе, покупая тела недавно казненных и заставляя их трястись под действием электричества под шумные аплодисменты публики. Как говорят, автор романа «Франкенштейн, или Современный

Прометей» 18-летняя Мэри Шелли посвятила этот роман монстру, оживленному электричеством, под впечатлением жутких гальванических опытов Альдини.

Источник

Лабораторная работа № 2.2. Приготовление нервно-мышечного препарата лягушки.

Цель работы. Освоить методику приготовления нервно-мышечного препарата лягушки

Лягушка – традиционный объект физиологических исследований. Международные правила защиты животных предусматривают эксперименты на них с учебной и исследовательской целью, категорически запрещая при этом всякую вивисекцию, т. е. операции на живых, не наркоти­зированных или на необездвиженных и необезболенных объектах. Все опыты на лягушках проводят после наркотизации (эфир) и после­дующего разрушения спинного мозга, в котором проходят про­водящие болевые пути.

Классическим объектом исследования яв­ляется нервно-мышечный препарат, на котором великие физио­логи — Н. Маттеучи, Л. Гальвани, И.М. Сеченов, Н.И. Введен­ский и др. исследовали основные закономерности функционирова­ния живого организма.

Оборудование:препаровальный набор, раствор Рингера для холод­нокровны животных, марля, эфир. Объект исследования — лягушка.

1. Обездвижьте лягушку. Для этого оберните марлей наркотизиро­ванную эфиром лягушку так, чтобы лапки ее были прижаты к ту­ловищу, а голова оставалась свободной.

Рис. 8.Обездвиживание лягушки (а, б, в).

Большим пальцем накло­ните вперед голову лягушки и найдите углубление, соответствую­щее атланто-окципитальному отверстию, по центру кзади от затылочной кости. Сразу за глазными буграми верти­кально введите в субокципитальное отверстие конец препаро­вальной иглы на глубину 1—2 мм, поверните ее параллельно цен­тральному каналу, введите в него и продвиньте до крестцово-копчикового соединения, круговыми движениями разрушая спинной мозг. Критерием разрушения является полная релаксация (рас­слабление) всех групп мышц лягушки и отсутствие защитных дви­гательных рефлексов на пощипывание кожи и потягивание за лапку. Извлеките иглу из центрального канала и, повернув ее на 180 °, разрушьте головной мозг.

2. Приготовьте нервно-мышечный препарат. Возьмите лягушку за задние лапки, поверните вниз брюшком и, отступив на 1,5 см выше от копчика, перережьте позвоночный столб с окружающими тканями. В руке должны остаться задние лапки с тазовой костью и небольшим отделом позвоночного столба. Захватив край кожи пинцетом, сни­мите ее с лапок. Подведите браншу ножниц под пояснично-крестцовое сочленение и отделите одну лапку ниже так, чтобы со­членение осталось соединенным с фрагментом позвоночного столба. Расположите препарат задней поверхностью вверх. Раз­двинув стеклянным крючком двуглавую и полуперепончатую мышцы, найдите на бедре седалищный нерв. Приподнимите его и на всем протяжении осторожно отделите от окружающих тка­ней. Бедренную кость и мышцы рассеките в двух местах: ниже та­зобедренного и выше коленного суставов. Затем выделите икро­ножную мышцу: отпрепарируйте ее, отрежьте сухожилие от пя­точной кости, а ниже коленного сустава перережьте кости и все мышцы голени. Пяточное сухожилие перевяжите ниткой. В ре­зультате получится нервно-мышечный препарат, который является универсальным для исследования функций скелетных мышц и нервов.

Следует помнить, что при небрежном приготовлении препарата (прикосновение к нерву руками или металлическими предметами, натяжение, подсыхание, механическое повреждение) препарат бы­стро теряет возбудимость. Поэтому во время проведения опыта не­обходимо часто увлажнять нерв и мышцу раствором Рингера.

Рис. 9. Приготовление нервно-мышечного препарата лягушки

Оформление протокола. Зарисуйте основные этапы приготовления нервно-мышечного препарата лягушки.

Опыты Гальвани и Маттеучи

Рис. 10.Опыт Маттеучи

Оборудование и реактивы:стимулятор СИФ-5, набор препаровальных инструментов, стеклянный крючок, стеклянная пластинка, держатели, биметаллический пинцет, 0,65% раствор NaCl. Опыт проводят на двух лягушках

ХОД РАБОТЫ

Первый опыт Гальвани

1. Возьмите нервно-мышечный препарат и набросьте нерв на одну браншу пинцета (биметаллического), а другой браншей касайтесь икроножной мышцы.

Второй опыт Гальвани

2. Ножницами на икроножной мышце сделайте надрез, ближе к коленному суставу. Положите препарат на стеклянную пластинку и на поврежденный участок мышцы стеклянными крючками набросьте нерв так, чтобы его средняя часть касалась поврежденной поверхности мышцы.

Опыт Маттеучи

3. Два препарата укрепите в штативе за бедренную кость в зажиме «крокодил». Укрепите в штативе электроды, соединенные с электронным стимулятором и положите на них нерв одного препарата, а нерв другого препарата расположите вдоль икроножной мышцы первого. Вызывая раздражением нерва, сокращение мышцы первого препарата, наблюдайте за сокращением мышц второго. Объясните возникновение такого действия. Во время работы нужно нерв и мышцу время от времени смачивать рингеровским раствором.

Читайте также:  Реактивная составляющая полного тока определяется по формуле

Оформление протокола

1. Опишите полученные результаты.

2. Сделайте выводы.

ВЫВОД:

Опыты Гальвани.При набрасывании нерва на поврежденный участок икроножной мышцы лягушки (нерв контактировал одновременно и с неповрежденным участком) наблюдалось сокращение икроножной мышцы. Это сокращение вызвано токами покоя (потенциалом покоя), возникающим между поврежденным (заряженным отрицательно) и неповрежденным (заряженным положительно) участками икроножной мышцы лягушки.

ВЫВОД:

Опыт Маттеучи.При набрасывании седалищного нерва на электроды стимулятора и подачи прерывистого электрического импульса, наблюдается тетаническое сокращение реоскопической лапки, которое распространяется на второй препарат через нерв, наброшенный на икроножную мышцу первого препарата.

Контрольные вопросы для самостоятельной подготовки

1. Понятие о возбудимости.

2. Изменение возбудимости в процессе возбуждения.

3. Биоэлектрические явления и история их открытия

а) опыты Гальвани;

в) опыт Маттеучи.

Лабораторная работа № 2.4. Одиночное и тетаническое сокращение

Цель работы. Определение порога раздражения мышцы. Получение кривой одиночного сокращения мышцы, а также зубчатого и гладкого тетануса

Оборудование:кимограф, вертикальный миограф, универсальный штатив, электронный стимулятор, набор препаровальных инструментов, раствор Рингера для холоднокровных животных. Объект исследования — нервно-мышечный препарат (икроножная мышца — седалищный нерв лягушки).

1. Соберите установку для работы с нервно-мышечным препаратом лягушки (рис.11).

Рис. 11.Установка для работы с нервно-мышечным препаратом лягушки.

1— стимулятор УЭС-1; 2 — универсальный штатив; 3 — вертикальный миограф; 4 — мышца лягушки, фиксированная за бедренную кость; 5 — миографический рычажок; 6 — кимограф; 7 — барабан кимографа; 8 — сто­лик-ванночка для размещения нерва с сегментом спинного мозга.

2. Раздражение мышцы прямым и непрямым способами.Приготовленный нервно-мышечный препарат зафиксируйте в вертикальном положении за бедренную кость в штативе. К нижнему концу мышцы прикрепить за длинное плечо рычажок миографа – мышцу расположить над рычагом.

Седалищный нерв расположите горизонтально так, чтобы он контактировал с раздражающими электродами, на­ложите на него тонкий слой ваты, обильно смоченный раствором Рингера. Включите стимулятор. Ручку плавной регулировки силы тока установите в положение «О», а переключатель частоты — в положение «1». Ключ поставьте в положение «Нерв» и, медленно вращая ручку регулировки силы тока, найдите его минимальную силу (порог раздражения), вызывающую минимальное сокращение мышцы. Подведите к ленте кимографа рычажок с писчиком, за­полненный чернилами, и запишите мышечное сокращение при непрямом раздражении мышцы. Затем поставьте ключ в положе­ние «Мышца» и аналогичным способом определите порог возбу­ждения мышцы при ее прямом раздражении. Запись производите на ленте остановленного кимографа, поворачивая барабан рукой после каждой стимуляции.

3. Получение записи одиночного сокращения мышцы.Найти среднюю силу индукционного тока (частота раздражения не должна превышать 1 Гц, длительность 0,5 мс), вызывающего сокращение мышцы (раздражать непосредственно мышцу редкими импульсами – 3 раза в с). Привести писчик в соприкосновение с барабаном кимографа, пустить барабан в ход и быстро замкнув и разомкнув ключ, записать 3-5 сокращений мышцы. Обратить внимание, какой вид имеет кривая одиночного сокращения.

4. Получение зубчатого и гладкого тетануса.Сокращения мышцы записывать на вращающемся барабане. Подряд несколько раз раздражать мышцу, быстро замыкая и размыкая ключ рукой, постепенно наращивая частоту раздражения – 5, 10, 15, 20 Гц (увеличить число раздражающих импульсов до 13-15 в с), чтобы каждое последующее раздражение совпадало с моментом, когда мышца только начала расслабляться от предыдущего раздражения (для этого раздражать ее, когда писчик только-только начнет опускаться вниз). Затем еще больше увеличить частоту раздражений мышцы (увеличить число раздражающих импульсов до 20-30 в с). Для этого или еще чаще замыкать и размыкать ключ рукой, или переключить стимулятор на генерирование прерывистой подачи тока с помощью прерывателя. Раздражения должны поступать в мышцу, когда она еще не начала расслабляться от предыдущего раздражения (когда писчик еще стоит наверху и не начал опускаться. Посмотреть какой вид имеют кривые.

5. Получение оптимума и пессимума частоты раздражения.Мышцу закрепите в миографе, нерв положите на раз­дражающие электроды. Электроды соедините со стимулятором (ток сверхпороговый, длительность импульсов — 0,5 мс).

До проведения опыта подберите минимальную частоту раздра­жения нерва, при которой мышца будет сокращаться по типу гладкого тетануса. Подведите писчик миографа к барабану кимо­графа и запишите сокращения мышцы при раздражениях нерва ритмическим током частотой 30 Гц, 40 Гц. Обратите внимание на то, что при увеличении частоты раздражения нерва амплитуда гладкого тетануса увеличивается. При частоте раздражения по­рядка 50 Гц амплитуда тетануса становится наибольшей; это — оптимум.

Увеличьте частоту раздражения нерва до 140 Гц. При этом на­блюдается сокращение мышцы на начало раздражения, за кото­рым следует ее расслабление при продолжающемся раздражении нерва; это — пессимум.

Можно доказать, что состояние пессимума не является след­ствием утомления мышцы (Н.Е. Введенский). Попробуйте во вре­мя пессимального расслабления мышцы (частота раздражения нерва 140 Гц) быстро переключить стимулятор на более низкую частоту (50 Гц). После переключения мышца немедленно из со­стояния пессимума перейдет к оптимуму или к одному из видов тетануса — зубчатому или гладкому в зависимости от частоты раз­дражения в данный момент.

Оформление протокола.

1. Зарисовать кривую возбудимости мышцы прямым и непрямым способами.

Рис. 12. Определение возбудимости нерва и мышцы.

Раздражение мышцы: а — непрямое (через нерв); б — прямое (на мышцу). Стрелками обозначены моменты нане­сения раздражения; цифрами — пока­зания шкалы стимулятора, мВ.

2. Зарисовать кривую одиночного сокращения мышцы, а также кривые зубчатого и гладкого тетануса

Рис. 13.Зависимость ха­рактера мышечных сокра­щений икроножной мышцы лягушки от час­тоты раздражения.

1 — одиночные сокращения;

2 — зубчатый тетанус;

3 — гладкий тетанус.

3. Зарисовать схему гладкого тетануса икроножной мышцы, записанного при разной частоте стимуляции нерва. Сделайте вывод о зависимости амплитуды гладкого тетануса от частоты стимуляции нерва. Укажите, при какой частоте возни­кает оптимум и при какой — пессимум.

Рис. 14.Зубчатый и гладкий тетанус, оптимум и пессимум, возникающие в ответ на различную частоту раздражения:

1 — оптимум; 2 — пессимум; 3 — зубчатый тетанус; 4 — одиночные сокращения на возрастающие по силе раздражения

4. Дайте оценку возбудимости нерва и мышцы, сравнив пороги их возбуждения.

5. Сделайте соответствующие выводы:

Контрольные вопросы для самостоятельной подготовки

1. Прямое и непрямое раздражение мышц.

2. Раздражители и их классификация.

3. Порог раздражения.

4. Одиночное сокращение мышцы.

5. Зубчатый и гладкий тетанус.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Источник

Началось все с лягушки

Первые шаги Гальвани

Предоставим слово самому синьору профессору. В первой части «Трактата о силах электричества при мышечном движении», вышедшего из печати в 1791 году, он пишет:

Может возникнуть вопрос — зачем на препараторском столе стоят электрическая машина и лейденские банки?

Середина XVIII века была отмечена всеобщим увлечением электрическими опытами со статическим электричеством. Их количество должно было дать качественный скачок. Электризацией пробовали не только выводить цыплят, но и лечить людей. Врачи электризовали лекарства, пациентов и, независимо от результатов, писали о «безусловно положительном эффекте». Кстати, ведь и лейденскую банку открыли, желая «зарядить» микстуру от кашля. К описываемому времени возникло немало «целителей», убеждавших, что они обладают особенно сильным электрическим воздействием и потому могут исцелять больных. Возникли даже «методики лечения», согласно которым расслабленных (парализованных) людей нужно заряжать для излечения положительным электричеством, а безумных — отрицательным. Теперь понятно, почему на столе у Гальвани появился такой модный прибор, как электрическая машина. Она была ему необходима для медицинских экспериментов.

Читайте также:  Звонок электрический громкого боя переменного тока марка мз 1

Обнаружив влияние электричества на лягушачьи лапки, Гальвани предположил, что все дело в электрических искрах. Но если слабая искра электрической машины заставляет лягушачью лапку вздрагивать, то что должно произойти во время грозы, при блеске молнии? Надо только дождаться грозы. И когда желаемая погода наступила, ассистенты синьора профессора тотчас же отправились к соседнему пруду, откуда обычно черпали материал для опытов. Правда, злые языки утверждали, что после показа студентам мясистые лапки частенько шли в кастрюльку, обеспечивая не только духовную пищу.

Так или иначе, но к началу грозы на железной ограде балкона лаборатории висела впечатляющая гирлянда лягушачьих лапок, насажденных на медные проволочки. Наконец подул ветер. Забарабанил дождь, и блеснула первая молния. Отрезанные лапки исправно задергались, правда, не сильнее, чем в лаборатории, и совсем не в такт с разрядами небесного электричества. Все же эксперимент удовлетворил Гальвани.

Гальвани решил попробовать, как действует на мышцу атмосферное электричество, когда нет грозы. Он всадил в спинной мозг препарированной лягушки медный крючок и повесил ее на железную решетку своего балкона. Ничего не случилось. Устав от ожидания, Гальвани стал давить на крючок, прижимая лягушку к решетке. К немалому изумлению, ибо дело было при ясном небе, он заметил, что лягушка начинала дергаться. Тогда он решил, что атмосферное электричество скопилось в лягушке, а потом вышло из нее при соприкосновении с металлом.

Описание опыта изложенное самим Гальвани:

Металлы же в его понимании были попросту проводниками открытого им нового «животного электричества».

Эксперименты Гальвани повторяли буквально во всех странах. Лягушки погибали тысячами во славу новой науки. Современники писали:

Со временем от лягушачьих лапок экспериментаторы переключились к конечностям кроликов и овец, испытывали действие электричества на ампутированной человеческой ноге. Английский врач из Глазго на публичной лекции приложил электроды от батареи лейденских банок к нервам и мышцам трупа повешенного и воспроизвел у него дыхательное движение грудной клетки. А когда мертвец под действием электрического разряда открыл глаза и лицо его стало вздрагивать, многие из присутствующих лишились сознания от ужаса.

Казалось, оставалось совсем чуть-чуть до исполнения вековечной мечты человечества. Для этого надо было только тщательно исследовать «животное электричество Гальвани», отыскать его источник в теле и научиться заряжать этот источник, когда он иссякает со смертью.

Утверждая, что он обнаружил именно новый вид электричества, Гальвани приводил в пример электрических рыб. Их способность наносить ощутимые удары была известна с глубокой древности. Есть свидетельства, что уже римские врачи помещали парализованных больных с целью излечения в бассейны с электрическими скатами. А когда испанские мореплаватели достигли берегов Америки и худо-бедно познакомились с природой Нового Света, то в XVII веке были сделаны описания электрического угря.

Когда выяснилось, что электрический удар от разряда лейденской банки такой же, как от прикосновения к электрическому скату, французский ботаник Марсель Адансон сделал предположение, что и то и другое имеет одинаковую природу.

Проверяя высказанную гипотезу, английский физик Дж. Уолш выяснил, что удар электрического ската передается по металлическому проводнику, но не передается через стекло, дерево и прочие изоляторы. Он даже наблюдал искры, проскакивающие между полосками фольги, наклеенными на теле ската, при разряде, и повторил опыт аббата Нолле, пропустив разряд (теперь уже не удар, а разряд) электрической рыбы через нескольких добровольцев. Этим была почти доказана электрическая природа явления.

Еще за десять лет до экспериментов Гальвани гениальный ученый-одиночка Кавендиш присоединил проволочки к брюху и спине ската и с помощью электроскопа с бузинными шариками измерил заряд на теле рыбы. Но Кавендиш никогда не публиковал результаты своих экспериментов.

Занимался электрическими рыбами и Гальвани. Одна из них даже носит сегодня его имя — «торпедо Гальвани». Эти опыты лишь утвердили его во мнении, что если скаты могут вырабатывать электричество, то его должны давать и мышцы любого иного животного. При этом болонский профессор подчеркивал в своем трактате, что считает электричество, появляющееся при трении, так же как атмосферное и электричество скатов, сходным с «животным электричеством», которое открыл он.

Сначала Гальвани вел только дневники собственных опытов. Но через десять лет он решил объединить результаты исследований и выпустил «Комментарий о силах электричества в мускульном движении». Книга возбудила большой интерес среди физиков и врачей, наперебой повторявших описанные эксперименты. Уже давно было известно, что электрические разряды от машин и лейденских банок вызывают конвульсии у людей, подвергавшихся их ударам. И хотя природа таких явлений оставалась неисследованной, медики-практики широко пользовались «электрической жидкостью» для лечения своих больных от всевозможных недугов.

Повсюду, где только водились лягушки, и где можно было раздобыть два куска разнородного металла, каждый хотел собственными глазами убедиться в чудесном воскрешении отрезанных членов.

В 1791г., когда был опубликован труд Гальвани, сорокашестилетний профессор университета в Павии Алессандро Вольта, только что принятый в члены Лондонского Королевского общества, приступил к экспериментам с изобретенным им электроскопом, а тридцатилетний Василий Петров начал преподавать физику в Измайловском кадетском училище в Петербурге. Гэмфри Дэви исполнилось 13 лет, Берцелиусу — 12, а Майкл Фарадей только появился на свет. Все еще было впереди.

Вольта против Гальвани

Вольта был к тому времени довольно известен своими исследованиями газов, а также несколькими выдающимися экспериментальными работами по электричеству, был членом Лондонского королевского общества. Вначале он, как и все, был убежден в правильности взглядов Гальвани. Но, воспроизводя опыты коллеги, стал испытывать сомнения. Гальвани, считая, что именно в мышце, как в лейденской банке, накоплено «животное электричество», всегда прикладывал металлический проводник одним концом к мышце, а другим к нерву и наблюдал сокращение лягушачьей лапки как следствие разряда.

Вольта обнаруживает, что еще лучше сокращение происходит, когда проволока, состоящая из двух разных металлов, замыкает не мышцу и нерв, а два участка препарированного нерва. Не значит ли это, что вовсе не в мышце скапливается «животное электричество», а сам нерв передает в мышцу «электрический флюид». В те времена электричество считалось некой невесомой жидкостью — флюидом. И почему замыкающий проводник должен состоять из двух разных металлов? Не в них ли дело? Вольта начинает изучать сочетания разных пар металлов и приходит к выводу, что не мышца лягушки, а два металла «являются в настоящем смысле слова возбудителями электричества, между тем как нервы играют чисто пассивную роль».

Естественно, что Гальвани не мог оставить такой выпад без внимания. В присутствии свидетелей он препарировал лягушек железным ножом, положив их на железную же подставку, соединял мышцу и нерв проводом из одного металла. Лапки все равно дергались. «Если это происходит и при одном металле, значит, источник электричества находится в животном!» — убеждал Гальвани.

«Отнюдь! — возражал Вольта. — Даже единый кусок проволоки нельзя считать абсолютно однородным. В нем могут быть примеси. Он может быть по-разному закален по длине». И демонстрировал электричество, которое рождалось вообще без участия животных, из одних лишь разнородных металлов. Вольта окрестил его «металлическим электричеством».

Читайте также:  Тепловой ток коллектора биполярного транзистора

Весь мир физиков поделился на два лагеря. Одни поддерживали Гальвани и назывались сторонниками гальванизма. Другие придерживались взглядов Вольты. И трудно сказать, чем бы кончился этот спор в XVIII веке, однако Гальвани из поединка выбыл.

В 1796 году в Северную Италию под предлогом войны с Австрией вторглись французские войска под командованием генерала Бонапарта. Болонья вошла в состав новой Цезальпинской республики. Все профессора университета обязаны были принести присягу на верность новому правительству. Подавляющее большинство так и сделало. Те же, кто не смог вовремя проявить гибкость, были уволены. Остался без работы и Гальвани, который не смог вынудить себя принести присягу на верность новому политическому строю. Потеряв за несколько лет до этого жену, покинутый учениками, он остался совсем одиноким, без средств к существованию. Говорили даже, что он терпел нужду и на шестьдесят первом году жизни скончался от истощения. Другими словами — от голода.

Ошибался ли Гальвани в собственных взглядах на «животное электричество»? Ни в коем случае! Итальянский ученый по праву считается одним из основателей учения об электричестве. И его опыты с «животным электричеством» составляют основу нового научного направления — электрофизиологии, исследующей электрические явления в живом организме. Электрические процессы лежат в самой основе жизни. Тут и возбуждение нейронов, например в процессах зрения, и передача нервного импульса, электрические процессы в мозге — энцефалография, и так хорошо знакомое нашему веку электрическое исследование работы сердечной мышцы — электрокардиография. Нет, лягушки болонского профессора, как и собаки Павлова, вполне заслужили памятник. А сам Луиджи Гальвани навсегда останется в памяти человечества.

Источник

Работа №1 Опыты Гальвани

date image2018-01-08
views image22615

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Цель: ознакомиться с биоэлектрическими явлениями с помощью биологических проб.

Первый опыт Гальвани

Оборудование: биметаллический пинцет, набор препаровальных ин­струментов, лоток, универсальный штатив, марлевые сал­фетки, раствор Рингера.

Объект исследования: лягушка.

Ход работы. Готовят нервно-мышечный препарат двух задних лапок лягушки. Берут биметал­лический пинцет, одна бранша которого сделана из меди, а другая — из цинка. Медную браншу подводят к седалищному нерву, а другую прикладывают к мышце лапки.

Опишите и объясните наблюдаемые явления.

Суть первого опыта Гальвани состоит в том, что при соприкосновении нервно-мышечного аппарата с биметаллическим пинцетом наблюдается сокращение мышц. Первый опыт Гальвани с металлом косвенно доказывает наличие живого электричества при раздражении биметаллическим пинцетом нервно-мышечного препарата.

Второй опыт Гальвани

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

Оборудование: набор препароваль­ных инструментов, лоток, пипетка, стеклянный крючок, марлевые салфетки, раствор Рингера.

Объект исследования: лягушка.

Ход работы. Готовят нервно-мышечный препарат задней лапки ля­гушки. Тщательно препарируют седалищный нерв и отсекают его у позвонков. Мышцу пересекают в нижней трети и стеклянным крючком быстро набрасыва­ют седалищный нерв таким образом, чтобы он одновре­менно коснулся поврежденной и неповрежденной поверх­ности мышцы.

Опишите и объясните наблюдаемые явления

ВЫВОД: Второй опыт Гальвани, для этого следует положить нервно-мышечный аппарат на доску. После чего, нужно отрезать кусочек мышцы и с помощью стеклянного крючка быстро набросить нерв препарата на поврежденный участок мышцы так, чтобы он коснулся одновременно неповрежденной и поврежденной поверхности мышцы. Мышца при этом начинает сокращаться. В этом случае источником электродвижущей силы являлась разность потенциалов между неповрежденным и поврежденным участком нерва. Таким образом, второй опыт Гальвани доказал существование животного электричества. Появление электрических токов, что возникают при возбуждении, заключается в том, что участок ткани (нерв, мышца т.п.) в момент возбуждения заряжается по отношению к другим участкам электроотрицательно. Участки, что находятся в покое, заряжены электроположительно. Итак, возникает разность потенциалов, что является необходимым условием появления электрического тока.

ЗАНЯТИЕ №4: Физиология синаптической передачи. Нейрон и его интегративная функция.

Вопросы для подготовки

1. Морфофункциональная характеристика нервной клетки.

2. Классификация нервных проводников. Физиологические свойства нерва.

3. Законы проведения возбуждения по нервным волокнам.

4. Механизм проведения возбуждения по миелинизированным и безмиелиновым волокнам. Понятие о токах действия.

5. Синапс. Классификация. Морфофункциональная организация химического синапса. Структура пре- и постсинаптической мембран. Понятие о медиаторах, фармакорецепторах.

6. Основные этапы и особенности передачи возбуждения в химическом синапсе. Понятие о возбуждающем и тормозном постсинаптическом потенциале (ВПСП и ТПСП), потенциале концевой пластики (ПКП). Свойства ВПСП и ТПСП.

7. Электрическая синаптическая передача. Строение и функции электрических синапсов.

8. Нейрон как морфо-функциональная единица ЦНС, функциональная классификация нейронов. Интегративная функция нейрона, механизмы ее осуществления.

9. Глия, виды, свойства, функции.

10. Торможение, виды торможения.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ:

1. Перечислите законы проведения возбуждения по нервным проводникам.

Закон анатомической и физиологической непрерывности – возбуждение может распространяться по нервному волокну только в случае его морфологической и функциональной целостности.

Закон двустороннего проведения возбуждения – возбуждение, возникающее в одном участке нерва, распространяется в обе стороны от места своего возникновения. В организме возбуждение всегда распространяется по аксону от тела клетки (ортодромно).

Закон изолированного проведения – возбуждение, распространяющееся по волокну, входящему в состав нерва, не передается на соседние нервные волокна.

2. Дайте определение понятию синапс.

(synapse) — функциональный контакт мембран двух нервных клеток, через который нервные импульсы передаются от одного нейрона к другому. ( состоит из пресинаптической и постсинаптической частей, разделенных синаптической щелью — ред.) Достигнув синапса, импульс вызывает освобождениенейромедиатора, который диффундирует в синаптическую щель и связывается с рецептором постсинаптической мембраны, что приводит к возникновению электрического импульса в следующем нейроне. Некоторые клетки головного мозга образуют более 15 000 синапсов (в синапсах происходит преобразование электрических сигналов в химические и обратно). См. также Соединение нервно-мышечное.

3. Укажите на схеме основные элементы химического синапса и этапы синаптической передачи.

Тело нейрона
Синоптическая щель
Нервное окончание

4. Схематически изобразите нейрон, укажите его основные структурные элементы, перечислите физиологические свойства нейрона.

Основные свойства нейронов: раздражимость, возбудимость, проводимость, лабильность, инертность, утомляемость, торможение, регенерация.

5. Перечислите основные механизмы инактивации медиаторов, значение инактивации медиаторов.

Инактивация медиатора – полная потеря активности – необходима для деполяризации постсинаптической мембраны и восстановления исходного уровня мембранного потенциала.

Наиболее важным путем инактивации является гидролитическое расщепление медиатора с помощью ингибиторов. Для АХ ингибитором является холинэстераза, для НА и адреналина – моноаминооксидаза (МАО) и катехоламинэстераза (КОМТ). Продукты расщепления медиатора снова поступают в кровь и циркулируют, как его предшественники.

Другой путь удаления медиатора из синаптической щели – обратный захват его пресинаптическими окончаниями (пиноцитоз) и обратный аксонный транспорт, особенно выраженный для катехоламинов.

Для НА и адреналина характерно то, что несмотря на наличие ингибиторов, разрушению подвергается их незначительное количество, и они снова депонируются синаптическими пузырьками в цитоплазме синаптических окончаний. Это создает возможность их быстрого поступления в синаптическую щель под влиянием нового нервного импульса.

6. Дайте определение процессу торможения

Это активный процесс нервной деятельности, противоположный возбуждению и вызывающий задержку рефлексов. Условные рефлексы, которые вырабатываются у собаки на основе использования тормозного процесса, называются тормозными, или отрицательными. Ярким примером такого рефлекса является запрещение нежелательных действий собаки по команде.

Источник