Физиология одна из базовых дисциплин изучаемых на факуль

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тверской государственный университет»
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
физической культуры
____________Б.В.Петров
«____»__________2011 г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
по дисциплине
ФИЗИОЛОГИЯ
для студентов 2-3 курса (3-5 семестры) очной формы обучения
специальность 032101 Физическая культура и спорт
Обсуждено на заседании кафедры
теоретических основ физического
воспитания
«___»_______________2011 г.
Протокол №
Составитель:
д.б.н., проф. каф. ТОФВ
___________С.В.Комин
Зав. кафедрой
_______________С.В.Комин
Тверь 2011
Пояснительная записка
Физиология одна из базовых дисциплин, изучаемых на факультете
«Физическая культура» Тверского государственного университета.
Цель курса - подготовить студентов к изучению возрастной и спортивной физиологии, спортивной медицины, педагогики и психологии; одновременно у студентов должны сформироваться достаточно широкие научные
представления о регуляторных системах организма, о механизмах, его адекватной реакции на события окружающего мира. Некоторое расширение курса
общей физиологии, по сравнению с курсами педагогических вузов, позволит
выпускнику университета более свободно ориентироваться в достижениях
современной физиологической науки и применять их в спортивной, тренерской работе.
Изучение курса общей физиологии базируется на курсе анатомии человека. Включает лекции и практические занятия.
Учебная программа
Раздел I. Введение
Предмет и задачи физиологии. Взаимосвязь с анатомией, гистологией,
физикой и химией. Основные методы исследования, значение экспериментального метода. Значение физиологии для подготовки преподавателей физической культуры, тренеров и спортсменов.
Основные этапы развития физиологии. Открытие В.Гарвеем замкнутого круга кровообращения. Идея Р.Декарта о зависимости нервной деятельности от внешних стимулов. Труды Д.Борелли по Физиологии движения. Открытие раздражимости мышечного волокна А.Галлером. Вклад И.Прохаски в
учение о нервной системе, введение термина «рефлекс». Зарождение электрофизиологии, опыты Л.Гальвани и Мат-теуччи. Развитие физиологии в
России. Роль И..М.Сеченова, К.Е.Введенского, И.Д.Павлова в становлении
экспериментальной физиологии. Значение работ И.П.Павлова в развитии физиологии пищеварения. Учения о высшей нервной деятельности. Исследование функций коры больших полушарий, разработка принципа нервизма.
Современный этап физиологии. Изучение функций организма на молекулярном, клеточном, органном и системном уровнях. Учение о гомеостазе
Б.Кеннона. Теория функциональных систем П.К.Анохина. Биоритмология теория нейросекреторной регуляции функций.
Часть I. Физиология нервной, мышечной и сенсорной систем
Раздел 2. Физиология возбудимых тканей
Тема I. Раздражимость и раздражение
Понятия о раздражимости и раздражении. Классификация раздражителей: внешние и внутренние, физические и химические, адекватные и неадекватные. Особенности электрического раздражения. Понятие о возбуждении и
2
возбудимости.
Тема 2. Структура и свойства возбудимых мембран
Современные представления о структуре и свойствах мембран возбудимых клеток. Активный и пассивный перенос веществ через мембрану. Ионоселективные каналы. Соотношение концентраций основных потенциалобразующих ионов внутри клетки и в межклеточной жидкости, метод регистрации мембранного потенциала. Механизм формирования потенциала покоя.
Потенциал действия и ионный механизм его возникновения. Мембранные
механизмы действия раздражителей на возбудимые ткани. Локальный ответ.
Критический уровень деполяризации.
Тема 3. Действие раздражителей
Условия эффективности действия раздражителей. Полярный закон раздражения; закон порога, пороговая сила раздражителя, подпороговое и
сверхпороговое раздражение; закон длительности, полезное время действия
раздражителя; закон крутизны раздражения, явление аккомодации; закон гиперболы, зависимость пороговой силы раздражителя от длительности его
действия, понятия о реобазе и хроноксии.
Тема 4. Проведение возбуждения
Механизмы и закономерности проведения возбуждения. Особенности
распространения импульсного возбуждения, закон всѐ или ничего. Проведение возбуждения по немиэлинизированным волокнам. Сальтаторная передача возбуждения в миэлинизированных волокнах, роль перехватов Ранвье.
Электротоническое проведение возбуждения. Изолированное проведение
возбуждения по нервному волокну.
Изменение возбудимости при возбуждении; фазы абсолютной и относительной рефрактерности, фаза экзальтации. Прерывистый характер нервной сигнализации, частотный код. Понятие о функциональной подвижности
нервного волокна.
Раздел 3. Общая физиология мышечной системы
Тема 5. Функции и строение поперечно-полосатых мышц
Поперечно-полосатая мышца, основная функция и строение; продольно-волокнистый и перистый типы. Строение мышечного волокна. Отличие
мышечного волокна от клеток других тканей, изменение структуры при физических нагрузках. Сократительный аппарат мышцы.
Строение миофибриллы и саркомера, изменение характера исчерченности при сокращении. Характеристика и функции основных сократительных белков. Теория скользящих нитей. Электромеханическое сопряжение в
мышечном волокне. Сарко-тубулярная. система /Т-система/. Место хранения
и роль внутриклеточного кальция в механизмах мышечного сокращения.
Роль АТФ в сокращении и расслаблении мышц.
Тема 6 Механические свойства мышц
Простейшая эквивалентная схема работы мышц. Физиологические показатели мышечной силы. Изометрическое и изотоническое сокращение. Физиологическое сечение. Абсолютная сила мышц. Правило средних нагрузок,
3
зависимость силы сокращения от исходной длины мышц. Мощность мышцы.
Соотношение сила-скорость. Физиологические показатели мышечной выносливости.
Тема 7. Энергетическое обеспечение мышечного сокращения
Роль креатинфосфата в ресинтезе АТФ, миокиназная реакция, анаэробное и аэробное окисление. Теплообразование в мышцах, фазы начального и
отставленного теплообразования; биохимическая природа вырабатываемого
тепла
Тема 8. Нервный контроль мышечного сокращения
Понятие о двигательной единице. Функциональные особенности быстрых и медленных двигательных единиц. Нейро-мышечный синапс особенности его структуры. Выброс ацетилхолина. Современные представления о холинорецепторе и его канале. Потенциал действия мышечного волокна. Единичное сокращение двигательной единицы, фазы укорочения и расслабления,
латентный период. Тетаническое сокращение двигательных единиц. Гладкий
и зубчатый тетанус. Тетаническое сокращение мышц.
Тема 9. Утомление мышц.
Объективные признаки утомления мышц. Причины общего утомления
организма при мышечной работе. Локальное утомление мышц. Охранительное значение лактата.
Тема 10. Гладкие мышцы
Основные морфологические и функциональные особенности гладких
мышц. Роль межклеточных контактов в организации функциональных единиц. Пластичность гладких мышц, особенности строения сократительного
аппарата, периферическая саморегуляция тонуса, факторы, контролирующие
активность гладкой мускулатуры.
Раздел 4. Общая физиология нервной системы
Тема 11. Структура и функция нейрона
Нейрон, как основной структурно-функциональный элемент нервной
системы, тело нейрона, дендриты, аксон. Типы нейронов, униполярные, биполярные и мультиполярные нейроны, механизмы связи между нейронами.
Отличия электрического и химического синапсов. Химический нейронейрональный синапс. Процесс выделения медиаторов. Группы медиаторов,
мопоамины, аминокислоты, нейропептиды, аденозинтрифосфат, принцин
Дейла. Ионная природа возбуждающего и тормозного постсинаптического
потенциалов.
Тема 12. Нервный центр
Понятие о нервном центре. Взаимодействие нейронов в нервном центре. Дивергенция и конвергенция нервных импульсов. Временная и пространственная суммация. Явления облегчения и окклюзии. Торможение в
нервных центрах. Первичное и вторичное торможение. Реципрокное торможение, возвратное торможение. Роль клеток Реншоу. Взаимодействие между
процессами возбуждения и торможения. Принцип общего конечного пути
Шеррингтона.
4
Тема 13. Понятие о рефлексе
Понятие о рефлексе и рефлекторной дуге. Время и поле рефлекса.
Классификация рефлексов, экстеро - и интероцептивные рефлексы, двигательные рефлексы, спинномозговые и центральные рефлексы, полисинаптические и моносинаптические, врождѐнные и приобретѐнные. Биологическое
значение врождѐнных и приобретѐнных рефлексов.
Раздел 5. Частная физиология нервной системы
Тема 14. Спинной мозг
Общая схема строения спинного мозга. Расположение афферентных,
эфферентных и вставочных нейронов. Соотношение афферентных и эфферентных волокон, правило Белла-Мажанди. Рефлекторная функция спинного
мозга. Висцеральные рефлексы. Миотатический, обратный миотатический,
сгибательный рефлексы. Ритмические рефлексы спинного мозга. Проводящая функция спинного мозга, ассоциативные, комиссуральные, проекционные волокна. Восходящие и нисходящие пути. Тонкий и клиновидный, латеральный и вентральный спиноталами-ческие, дорсальный и вентральный
спиномозжечковый, кортико-спинальный, рубро-спинальный, вестибулоспинальный, ретикуло-спинальный проводящие пути. Их функция. Спинальный
шок.
Тема 15. Двигательная система заднего мозга
Роль двигательной системы заднего мозга в поддержании позы, познотонические рефлексы. Роль шейных проприорецепторов в шеино-тонических
рефлексах. Опыты Магнуса. Роль лабиринтов в статических и статокинетических рефлексах. Проявление статических и статокинетических рефлексов при выполнении физических упражнений. Вестибуло-моторные реакции. Укачивание.
Тема 16. Средний мозг
Первичные зрительный и слуховой центры. Роль чѐрной субстанции в
нарушении движений, паркинсонизм. Двигательная система ствола мозга,
роль вестибулярного ядра продолговатого мозга, красного ядра и ядер ретикулярной формации в координации движений. Взаимоотношения ядра и вестибулярного ядра /Дейтерса/, децеребрационная регидность. Глазодвигательные рефлексы, саккады, нистагм.
Тема 17. Мозжечок.
Функциональная гистология коры мозжечка. Голь клеток Пуркенье.
Тормозные связи мозжечка. Медиальная, промежуточная и латеральные зоны
коры. Ядра мозжечка, их связи с ядрами ствола и корой головного мозга.
Участие мозжечка в регуляции целенаправленных движений. Основные симптомы поражений мозжечка.
Тема 18. Промежуточный мозг
Структура, промежуточного мозга. Специфические и не специфические ядра таламуса. Взаимодействие с корой головного мозга.
Тема 19. Функций базальных ядер
Стриапалидарная система и еѐ взаимосвязь с моторной корой. Функ5
циональная моторная асимметрия.
Тема 20. Лимбическая система мозга
Корковые области лимбической системы мозга, гиппокамп, поясная
извилина. Миндалина. Связь лимбической системы с таламическими ядрами
и гипоталамусом. Роль миндалины в поведенческих реакциях. Лимбическая
система и эмоции. Эмоциональная память.
Тема 21. Гипоталамус как высший центр вегетативной регу-ляции
Роль гипоталамуса в поддержании гомеостаза, терморегуляция, регуляция пищевого и питьевого поведения.
Тема 22. Основы физиологии коры больших полушарий
Функциональная гистология коры больших полушарий, слои, питоархетектонические поля, проекционные и ассоциативные зоны. Функция
двигательной коры, моторная, вторичная и третичная премоторные зоны.
Электрофизиологическая активность коры. Способы регистрации ЭЭГ. Сон,
бодрствование; роль восходящих активирующих влияний. Распределение
функций между полушариями. Обучение и память.
Раздел 6. Физиология сенсорных систем
Тема 23. Понятие о рецепторах, органах чувств, анализаторах
Понятие об анализаторах по И.И.Павлову. Современные представления
о сенсорной системе. Классификация рецепторов. Возбудимость рецепторов.
Механизм возбуждения рецепторов, рецепторный потенциал, кодирование
сенсорной информации. Свойства сенсорного восприятия, обнаружение,
оценка величины, пространственное восприятие. Кожные рецепторы. Тактильные, температурные, болевые. Мышечно-суставная рецепция. Вкусовые
и обонятельные рецепторы. Строение и функция вестибулярного аппарата,
оттолитовых органов и полукружных каналов. Орган слуха, его строение и
функция. Механизм восприятия высоты и силы звука.
Тема 24. Строение и функция глаза
Преломление света в оптических средах глаза. Построение изображения на сетчатке. Аккомадация глаза, зрачок. Острота зрения. Бинокулярное
зрение. Фоторецепторы, биполярные клетки, ганглиозные, амакриновые и
горизонтальные клетки сетчатки. Теория цветоощущения.
Тема 25. Сенсорные пути
Пути соматосенсорных, слуховых, обонятельных и зрительных сигналов к коре головного мозга. Корковое представительство рецепторных систем
Раздел 7. Физиология высшей нервной деятельности
Тема 26. Предмет и методы ВНД
Предмет и методы физиологии высшей нервной деятельности и поведения. Понятие о безусловном рефлексе. Классификация безусловных рефлексов. Этологическое направление в изучении врождѐнных форм поведения.
Тема 27. Понятие об условном рефлексе
Условный рефлекс как универсальный приспособительный механизм.
Физиологическая основа и правила выработки условных рефлексов. Стадии
6
формирования условных рефлексов. Классификация условных рефлексов.
Торможение условных рефлексов, его виды. Внешнее торможение, запредельное торможение, угасательное и дифференцировочное торможение. Условный рефлекс как основа приобретенных форм поведения.
Часть 2. Физиология висцеральных систем
Раздел 8. Нервные и гуморальные механизмы регуляции висцеральных функций
Тема 28. Роль автономной нервной системы в регуляции висцеральных функций
Автономная нервная система, еѐ роль в поддержании гомеостаза. Дуга
автономного рефлекса, пре- и постганглионарные нейроны. Симпатическая
нервная система, паравертебральные и превертебральные ганглии. Парасимпатическая нервная система, интрамуральные ганглии, афференты. Представление о метосимпатической нервной системе. Передача возбуждения в
ганглиях автономной нервной системы. Медиаторы и их рецепторы, роль
хромаффинной ткани. Высшие центры регуляции висцеральных функций,
гипоталамус, продолговатый мозг, влияние коры больших полушарий. Представления о висцеро-висперальных, висцеро-соматических, висцеросенсорных рефлексах. Примеры влияний автономной нервной системы на
эффек-торные органы.
Тема 29. Гормональная регуляция висцеральных функций
Понятие о железах внутренней секреции и эндокринной системе. Биосинтез и секреция гормонов, их транспорт, пути действия на клетки-мишени,
мембранная рецепция. Роль эндокринных желез в адаптации организма к физическим нагрузкам. Физиологическая роль гормонов мозгового вещества и
коркового слоя надпочечников, мобилизация анаэробной работоспособности» Концепция стресс-синдрома по Г.Селье. Поджелудочная железа, изменение содержания инсулина и глюкагона в крови при физических нагрузках.
Роль гормонов щитовидной железы в умственном и физическом развитии человека, представления о гипо - и гипертиреозе. Роль паращитовидной железы
в обеспечении иммунных реакций, образование Т-лимфоцитов. Эндокринные
функции печени и почек. Роль эндокринной системы в регуляции процессов
роста, половой дифференциации, размножении.
Тема 30. Гипоталамо-гипофизарная система
Представление о рилизинг-факторах гипоталамуса, либерины и статины. Место действия и эффекты тропных и эффекторных гормонов аденогипофиза, адренокортикотропный, тиреотропный, фолликулости-мулирующий,
лютеинизирующий гормоны и гормон роста, пролактин, меланоцитстимулирующий гормоны. Гормоны эндокринных желез, зависящих от гипофиза,
глюкокортикоиды, тиреоидные гормоны, андрогены и эстрогены. Гормоны
эндокринных желез синтезируемые без чѐткого влияния гипофиза, адреналин
и норадреналин, альдостерон паратгармон, кальцитонин, инсулин и глюкагон. Пептидные гормоны пищеварительного тракта, гастрин, секретин, холецистокинин. Тканевые гормоны, гистамин.
7
Раздел 9. Кровь, лимфа, кровообращение
Тема 31. Физиология системы крови
Основные функции крови. Количество и состав крови. Объѐм циркулирующей крови и его изменение. Кровопотеря и еѐ последствия. Физикохимические свойства крови. Онкотическое давление. Буферные свойства
крови. Плазма и сыворотка крови. Белки и липопротеиды плазмы. Форменные элементы крови и их функции. Физиологические колебания эритроцитов
у человека. Гемоглобин и его соединения. Количественные и качественные
изменения эритроцитов при мышечной работе. Кроветворение и его регуляция. Свѐртывание крови. Белки свѐртывания и ингибиторы этого процесса.
Гепарин. Фибринолиз. Противосвѐртывающая система. Современные представления о клеточном и гуморальном иммунитете. Группы крови. Резусфактор. Агглютинация эритроцитов.
Тема 32. Физиология сердца
Общие сведения о сердечно-сосудистой системе. Большой и малый
круги кровообращения. Строение сердца человека. Функциональная роль
предсердий и желудочков. Динамика сердечного цикла: основные фазы, давление в полостях сердца и аорте, клапанный аппарат, тоны сердца. Понятие о
систолическом и минутном объѐмах. Общие свойства сердечной мышцы. Автоматия сердца и его природа. Проведение возбуждения в сердце. Проводящая система. Синусовый узел и его значение. Атриовентрикулярный узел и
его функции. Пучок Гисса. Волокна Пуркинье. Градиент автоматии. Представление об истинном и латентном водителе ритма. Строение сердечной
мышцы. Сократимость. Рефрактерный период. Соотношение длительности
процесса возбуждения и сокращения. Потенциалы действия различных отделов сердца и проводящая система. Электрокардиограмма и еѐ компоненты.
Изменения ЭКГ при мышечной деятельности. Влияние возраста и пола на
частоту сердечных сокращений. ЧСС при физических нагрузках разной интенсивности.
Коронарные сосуды и особенности кровоснабжения сердечной мышцы.
Миогенная, нейрогенная и гуморальная регуляция деятельности сердца. Роль
симпатического и паросимпатического отделов автономной нервной системы
в регуляции сердца. Рефлекторные и центральные механизмы рeгyляции.
Рефлексогенные зоны. Эмоциональное состояние и работа сердца.
Тема 33. Физиология сосудов
Характеристика сосудистого русла человека. Артерии, артериолы, капилляры, венулы, вены. Кровоток и методы его исследования. Кровяное давление в различных частях сосудистого русла. Градиент давления. Основные
факторы, влияющие на систолическое, диастолическое и пульсовое артериальное давление. Скорость кровотока. Факторы, влияющие на скорость кровотока. Сопротивление сосудов. Роль артериол в перераспределении крови.
Тонус сосудов и его регуляция нервным и гуморальным путѐм. Иннервация
сосудов. Вазомоторный центр. Нейрогенный тонус и его регуляция. Рефлексогенные зоны сосудов, барорецепторы, хеморецепторы. Рабочая гиперемия
8
и представление о еѐ происхождении. Авторегуляция сосудов. Процессы при
физической нагрузке как пример регуляции системы кровообращения.
Состав, свойства и значение лимфы. Лимфатические сосуды и железы.
Факторы, обеспечивающие движение лимфы. Значение мышечной деятельности и массажа для лимфообразования и лимфообращения.
Раздел 10. Физиология системы дыхания
Тема 34. Лѐгочное дыхание
Аппарат вентиляции лѐгких. Воздухоносные пути и альвеолы. Механизм дыхательных движений. Внутриплевральное давление и его значение
для дыхания и кровообращения. Значение сурфактанта в функции лѐгких.
Понятие о лѐгочных объѐмах. Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха. Особенности лѐгочного кровообращения. Перенос газов
кровью. Основной принцип процессов обмена газов в лѐгких и тканях. Парциальное давление кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе,
венозной и артериальной крови и тканевой жидкости. Роль эритроцитов в
переносе кровью O2 и СО2. Гемоглобин, механизм присоединения О2. Кривая
диссоциации оксигемоглобина. Роль карбоангидраза в переносе CO2.
Бульбарный дыхательный центр. Пневмотаксический центр и его роль
в смене дыхательных фаз. Рецепторы органов дыхания, их роль в организации оптимального режима дыхания. Роль периферических и центральных
хеморецепторов.
Тема 35. Дыхание при мышечной работе
Показатели эффективности внешнего дыхания. Изменения частоты дыхания и лѐгочной вентиляции при физических нагрузках разной интенсивности, механизмы адаптации дыхания к мышечной работе. Спирометрия и спирография.
Раздел II. Обмен веществ и энергии
Тема 36. Обмен веществ
Понятие об обмене веществ в организме человека. Ферменты как биологические катализаторы обмена веществ.
Обмен белков. Конечные продукты обмена белков. Азотистый баланс.
Мышечная работа и обмен белков. Обмен углеводов. Анаэробные и аэробные
процессы высвобождения энергии углеводов. Углеводный обмен при мышечной работе. Обмен жиров. Продукты обмена. Жировое депо. Обмен жиров при мышечной работе. Витамины, их значение для организма. Обмен воды и минеральных веществ.
Тема 37. Энергетический обмен
Обмен энергии. Пути высвобождения энергии пищевых веществ в организме. Основной и общий обмен. Определение энергетических затрат.
Прямая и непрямая калориметрия. Обменные процессы при мышечной работе. Нейрогуморальная регуляция обмена веществ и энергии. Рефлекторная
регуляция энергообмена.
Тема 38. Терморегуляция
Механизмы химической и физической терморегуляции. Центральные
9
механизмы терморегуляции. Тепловые и холодовые терморецепторы, их характеристика. Гипо- и гипертермия. Теплопродукция и теплоотдача в организме человека при физических нагрузках. Потоотделение при мышечной
работе.
Раздел 12. Физиология пищеварительной и выделительной систем
Тема 39. Характеристика системы пищеварения
Этапы пищеварения. Пищеварение в полости рта. Слюна, еѐ свойства и
ферменты. Регуляция слюноотделения. Пищеварение в желудке. Желудочный сок, его состав и ферментативное действие. Гастрин. Значение соляной
кислоты желудочного сока для пищеварения. Двигательная деятельность желудка. Пищеварение в тонком кишечнике. Значение сока поджелудочной железы и желчи. Кишечный сок и его ферменты. Механизмы всасывания пищевых инградиентов. Пристеночное пищеварение. Секреторная и моторная деятельность толстого кишечника. Роль микрофлоры. Процесс образования каловых масс. Нейрогуморальная регуляция пищеварения. Значение автономной нервной системы для секреторной и моторной функций желудочнокишечного тракта. Пищеварительные нервные центры. Рефлекторная регуляция пищеварения. Работы И.П.Павлова по исследованию пищеварительных
процессов, опыт мнимого кормления, изолированный желудочек.
Влияние мышечной работы на процессы расщепления и усвоения пищи.
Тема 40. Выделительная система
Почки, их строение и выделительная функция. Нефроны, тельца Шумлянского и их строение. Почечные канальцы. Специфика кровоснабжения
почек. Клубочковая фильтрация. Состав первичной мочи. Реабсорбция. Механизмы реабсорбции глюкозы, аминокислот и других соединений. Транспорт натрия в канальцевом аппарате нефрона. Осмотическое давление тканевой жидкости в разных частях почки. Проти-воточная система. Концентрирование мочи. Гормональная регуляция почечной функции и водносолевого
равновесия. Функции мочевого пузыря и мочевыделения. Олигурия и анурия.
Механизмы мочеиспускания дополнительные органы выделения. Потовые
железы, состав пота. Экскреторная функция печени и лѐгких. Мышечная работа и водно-солевой обмен в организме человека.
Тема 41. Количественные показатели функций организма в покое и
при мышечной работе
Количественные показатели крови, количество крови в организме,
процентное содержание плазмы, содержание форменных элементов у нетренированных и тренированных мужчин и женщин, концентрация гемоглобина
в крови, щелочной резерв у нетренированных и тренированных лиц, рН артериальной и венозной крови в покое.
Количественные показатели кровообращения, частота пульса в покое у
тренированных лиц, частота пульса при работе, оптимальная частота при напряжѐнной работе. Систолический объѐм крови в покое и при работе у тренированных и нетринерованных лиц. Минутный объѐм крови в покое и при
10
работе у нетренированных лиц и у высокотренированных спортсменов. Линейная скорость кровотока в покое в крупных сосудах и капиллярах; время
кругооборота крови в покое и при работе, максимальное и минимальное артериальное давление в плечевой артерии в норме в покое, максимальное
нормотоническое, гипотоническое и гипертоническое артериальное давление
в покое.
Количественные показатели дыхания. Частота дыхания в покое и при
работе у тренированных и нетренированных лиц, дыхательный объѐм в покое
и при работе, резервный объѐм вдоха и выдоха, жизненная ѐмкость лѐгких у
тренированных и нетренированных мужчин и женщин, минутный объѐм дыхания в покое и при значительной работе; максимальная вентиляция лѐгких у
нетренированных мужчин и спортсменов. Содержание О2 в наружном воздухе к альвеолярном, парциальное давление О2 в наружном и альвеолярном
воздухе; содержание углекислоты в наружном и альвеолярном воздухе, парциальное давление углекислоты в альвеолярном воздухе; максимальное потребление кислорода, у нетренированных лиц и спортсменов.
Количественные показатели энергетического обмена, основной обмен
у человека весом 70 кг; энергетические траты в сутки у лиц умственного труда и спортсменов; дыхательный коэффициент при окислении углеводов, белков, жиров.
Количественные показатели выделительных реакций, образование первичной мочи в сутки, выделение вторичной (конечной) мочи в сутки, давление крови в сосудистом клубочке почки, осмотическое давление коллоидов в
крови (онкотическое давление); пороговая концентрация сахара в крови; количество выделяемого пота в сутки в покое при нормальной температуре, количество выделяемого пота при физических упражнениях.
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
Распределение учебного времени по темам и видам занятий
III семестр
Тема
Введение
Количество часов, отводимых на
лекЛабосамоции
ратор- стояно
– тельпрак.
ную
заняработия
ту
1
2
Тема 1.
2
Раздражимость и раздражение
1
Всего
аудиторно
на
тему
Рекомендуемая литература по
разделам программы
3
Физиология человека. Учебник
Покровский В.М., Т.1 (стр.7-26)
3
Физиология человека. Учебник
Покровский В.М., Т.1 (стр.2751).
11
Тема 2.
Структура и свойства
возбудимых мембран
Тема 3
2
Действие раздражителей
4
1
5
2
1
5
Тема 4.
Проведение
дения
2
2
1
5
Тема 5.
Функции и строение
поперечно-полосатых
мышц
Тема 6.
Механические свойства мышц
Тема 7.
Энергетическое обеспечение мышечного
сокращения
Тема 8.
Нервный
контроль
мышечного сокращения
Тема 9.
Утомление мышц
Тема 10.
Гладкие мышцы
Тема 11.
Структура и функция
нейрона
3
2
1
6
2
2
1
5
1
3
Тема 12.
Нервный центр
Тема 13.
Понятие о рефлексе
Тема 14.
Спинной мозг
Тема 15.
Двигательные системы заднего мозга
Тема 16.
Средний мозг
Тема 17.
Мозжечок
Тема 18.
Промежуточный мозг
возбуж-
2
2
2
1
5
2
2
1
5
2
2
1
5
2
2
1
5
1
4
1
6
1
2
1
4
3
4
1
8
2
2
1
5
1
2
1
5
1
2
1
2
1
2
Фомин Н.А. Физиология человека. Учебное пособие (стр.127).
Физиология человека. Учебник
Н.В. Зимкин (стр.12-29)
Коробков А.В., Чеснокова С.А.
Атлас по нормальной физиологии человека (209-216)
Практикум по нормальной физиологии. Учебное пособие
(стр.197)
Физиология человека. Учебник.
Покровский В.М., Т.1 (стр.7194)
Фомин Н.А. Физиология человека. Учебное пособие (стр.2841).
Физиология человека. Учебник
Н.В. Зимкин (стр.67-110).
Коробков А.В., Чеснокова С.А.
Атлас по нормальной физиологии человека (стр.216-235).
Физиология человека. Учебник
Покровский В.М., Т.1 (стр. 5171, 109-134).
Фомин Н.А. Физиология человека. Учебное пособие (стр.4155).
Коробков А.В., Чеснокова С.А.
Атлас по нормальной физиологии человека (236-240).
Физиология человека. Учебник
Покровский В.М., Т.1 (стр.134206).
Фомин Н.А. Физиология человека. Учебное пособие (стр.5577).
Физиология человека. Учебник
Н.В. Зимкин (стр.145-185).
Коробков А.В., Чеснокова С.А.
Атлас по нормальной физиологии человека (стр.246-269).
12
Тема 19.
Функции базальных
ядер
Тема 20.
Лимбическая система
мозга
Тема 21.
1
Гипоталамус
как
высший центр вегетативной регуляции
Тема 22.
2
Основы физиологии
больших полушарий
Тема 23.
1
Понятие о рецепторах, органах чувств,
анализаторах
Тема 24.
Строение и функция
глаза
Тема 25.
Сенсорные пути
Тема 26.
Предмет
ВНД
и
1
1
1
1
1
2
1
3
2
1
4
2
1
3
1
1
1
1
1
1
28
104
методы
Тема 27.
Понятие об условном
рефлексе
Всего
38
38
Физиология человека. Учебник
Покровский В.М., Т.2 (стр.201260).
Фомин Н.А. Физиология человека. Учебное пособие (стр.108155).
Физиология человека. Учебник
Н.В. Зимкин (стр.35-67).
Коробков А.В., Чеснокова С.А.
Атлас по нормальной физиологии человека (стр.291-311).
Физиология человека. Учебник
Покровский В.М., Т.2. (стр.260280).
Фомин Н.А. Физиология человека. Учебное пособие (стр.101117).
Физиология человека. Учебник.
Н.В. Зимкин (стр.185-214).
Распределение учебного времени по темам и видам занятий
IY семестр
Тема
Количество часов, от- Всего
водимых на
аудиторлекпраксаное
ции
тичемосна
ские
тоятему
занятельтия
ную
работу
Рекомендуемая литература по
разделам программы
13
Тема 28.
Роль
автономной
нервной системы в
регуляции весцеральных функций
Тема 29.
Гормональная регуляция висцеральных
функций
Тема 30.
Гипоталамогипофизарная система
Тема 31.
Физиология системы
крови
Тема 32.
Физиология сердца
4
6
2
12
6
6
2
14
6
2
2
10
6
8
4
18
6
6
2
14
Тема 33.
Физиология сосудов
6
4
2
12
Тема 34.
Легочное дыхание
6
8
2
16
Тема 35.
Обмен веществ
4
2
10
Тема 36.
Количественные показатели функций организма в покое и при
мышечной работе
Итого
44
-
10
10
44
28
116
ВСЕГО
82
56
202
4
82
Физиология человека. Учебник
Покровский В.М., Т.2 (стр.206275).
Фомин Н.А. Физиология человека. Учебное пособие (стр.160170).
Коробков А.В., Чеснокова С.А.
Атлас по нормальной физиологии человека (стр.179-209).
Физиология человека. Учебник
Покровский В.М., Т.1 (стр.276400).
Фомин Н.А. Физиология человека. Учебное пособие (стр.170222).
Физиология человека. Учебник.
Н.В. Зимкин (стр.214-259).
Коробков А.В., Чеснокова С.А.
Атлас по нормальной физиологии человека (стр.9-76).
Физиология человека. Учебник
Покровский В.М., Т.1 (стр.401442).
Фомин Н.А. Физиология человека. Учебное пособие (стр.222
-242).
Косицкий Г.И. Физиология человека. Учебник (стр.374-403).
Фомин Н.А. Физиология человека. Учебное пособие (стр.
254-283).
Физиология человека. Учебник.
Н.В. Зимкин (стр.295-309).
14
Планы и методические указания по подготовке к практическим
занятиям
Тема: Биоэлектрические явления в тканях.
Цель работы: Воспроизвести классические опыты Гальвани и Маттеуччи.
Оборудование и материалы: стимулятор, электроды, набор инструментов для препарирования, пластмассовый крючок, раствор Рингера, лягушка.
Порядок выполнения работы
1. Опыт вторичного сокращения Маттеуччи. Присоединить электроды для ритмического раздражения к стимулятору. Приготовить два нервномышечных препарата, но в отличие от обычных не отделять икроножную
мышцу, а сохранить всю голень с лапкой. Положить оба препарата на пробковую пластинку. Поместить нерв одного препарата на электроды соединѐнные со стимулятором. При частоте 20-30 имп/с подобрать амплитуду раздражения, вызывающую хорошее сокращение лапки первого препарата. Затем
нерв второго препарата набросить крючком на мышцу первого. Наблюдать
сокращение мышц.
2. Второй опыт Гальвани
У препарата, состоящего из одной нижней лапы и половины позвоночника (нервно-мышечный препарат, оставшийся от первого опыта) отпрепарировать икроножную мышцу, подрезав ахиллово сухожилие. Около ахиллова сухожилия лезвием бритвы сделать поперечный разрез мышцы. С помощью крючка быстро набросить нерв препарата на пораненный участок мышцы. Наблюдать сокращение мышцы.
Результаты наблюдений
1. Опыт вторичного сокращения Маттеуччи. Нарисовать мышцу и
нерв первого нервно-мышечного препарата. Мышцу и нерв второго препарата. Показать на рисунке место нанесения раздражения (место наложения
электродов). Стрелками показать, какие мышцы сокращаются.
2. Второй опыт Гальвани.
Нарисовать: нервно-мышечный препарат до нанесения разреза, рядом
нарисовать нервно-мышечный препарат с нанесѐнным разрезом и накинутым
нервом.
8. Кратко объясните опыты Маттеуччи и Гальвани.
Тема: Градация эффекта, получаемого при различной силе и частоте раздражения.
Цель: Изучить зависимость амплитуды сократительного ответа мышцы от силы и частоты электрического раздражения.
Материалы и методы: стимулятор, электроды, миограф, кимограф,
15
штатив с зажимами, лягушка, раствор Рингера.
Ход работы:
Приготовить нервно-мышечный препарат состоящий из половины позвоночника и одной задней конечности. Отпрепарировать нерв и икроножную мышцу. Для этого удалить подвздошную кость и голень с лапкой. Перед
удалением голени наложить лигатуру на ахиллово сухожилие и перерезать
его. Укрепить полученный препарат в штативе за бедренную кость. Нитку
лигатуры привязать к миографу. Нерв поместить на электроды стимулятора.
Опыт I. Влияние силы раздражения на амплитуду мышечного сокращения.
При помощи стимулятора найти минимальную силу раздражения, вызывающую первое слабое сокращение мышцы. Сокращение записать на кимографе, запись включает 5-6 сокращений. Увеличивая интенсивность раздражения записать ответную реакцию мышцы. Увеличивать интенсивность
раздражения и записывать ответную реакцию мышцы следует не ранее чем
через 30 с после предыдущей записи.
Опыт 2. Наблюдение оптимума и пессимума частоты раздражения
С помощью стимулятора при частоте 20 имп./с найти амплитуду раздражения вызывающую оптимальное сокращение мышцы. Увеличивая частоту раздражения в 10 раз (200 имп. в секунду) записать ответную реакцию
мышцы. При переключении частоты импульсации стимулятор не выключать.
Результаты опыта.
Опыт I. Нарисовать килограмму. Отметить на килограмме цветной или
толстой линией полученный участок раздражения в опыте. На кимограмме
показать участок соответствующий: пороговому, подпороговому, сверхпороговому, максимальному, субмаксимальному, сверхмаксимальному раздражению (см. рис.).
Для правильного выполнения задания воспользуйтесь теоретической
частью работы №5 учебного пособия А.А.Гуминского с соавт. стр. 31-32.
Опыт 2. Нарисовать зависимость амплитуды мышечного сокращения
от частоты раздражения. На рисунке показать оптимум и пессимум частоты
раздражения.
Для правильного выполнения задания воспользуйтесь теоретической
частью работы №6 учебного пособия А.А.Гуминского с соавт. стр. 33.
Рис. Образец кимограммы
а-? б-? в-? г-? д-? е-? ж-?
16
Тема: Определение становой силы.
Цель: 1. Измерить становую силу.
2. Определить точность мышечного усилия.
3. Выявить роль внешней обратной связи мышечной координации.
Оборудование: становой динамометр, секундомер.
Опыт 1. Измерение становой силы.
Расположить рукоятку станового динамометра на уровне коленных
суставов. На крюк динамометра надеть соединительную планку, один из зацепов которой в зависимости от роста соединить с подставкой для упора ног.
Встать на подставку, согнуться и взять двумя руками рукоятку, при этом руки и ноги должны быть выпрямлены. Потянуть (не рывком!!!) с максимальной силой рукоятку вверх, выпрямляя при этом туловище. Переключатель на тыльной стороне корпуса динамометра должен быть переключен в
положение «Ф» - фиксированные показания. Зеркало динамометра закрыто.
Повторить измерение 5 раз с интервалом 2 мин. Измерения занести в таблицу
1.
Значение становой силы
№ измерения
1
2
3
4
5
Среднее значение
Становая сила в кг
Опыт 2. Определение точности мышечного усилия без внешней обратной связи.
Перевести переключатель динамометра в положение «Ф». Закрыть зеркало динамометра. Встав на подставку потянуть рукоятку с силой 50% от вычисленного в первом опыте значения становой силы (уменьшить мышечное
усилие в половину). Передать динамометр с закрытым зеркалом помощнику,
который запишет результат в таблицу 2. Повторить измерение 5 раз с интервалом в 2 мин., без визуального контроля показаний динамометра. Определить среднее значение 50% становой силы, измеренной без обратной внешней связи.
Таблица 2. Значение 50% становой силы измеренной без визуального
контроля (аналогична таблице 1).
Опыт 3. Определение точности мышечного усилия при обратной
внешней связи.
Повторить измерение 50% становой силы с интервалом 2 мин, но с последующим визуальным контролем показаний динамометра. Для этого после
17
каждого измерения открыть зеркало динамометра и записать результат в таблицу 3.
Таблица 3. Значения 50% становой силы, измеренной при визуальном
контроле (аналогична таблицам I и 2).
Сравнить точность мышечных усилий с- и без обратной внешней связи.
Сравнение произвести графическим методом.
а ) без обратной связи
б) с обратной связью
Тема: Анализ рефлекторной дуги
Цель работы: Определить состав спинномозговой рефлекторной дуги.
Показать, что для рефлекторной реакции необходима целостность всех
структур рефлекторной дуги.
Материалы и оборудование: лягушка, набор инструментов для препарирования, 0,5% раствор серной кислоты, 0,5% раствор новокаина, штатив
с зажимом и пробкой, стакан с водой, фильтровальная бумага
Приготовить спинальную лягушку, удалив верхнюю челюсть по линии
позади глаз. Укрепить препарат в штативе, приколов нижнюю челюсть булавками к пробке.
I. Установить роль рецепторов в осуществлении рефлекторной реакции, для этого положить на. кожу голени правой лапки кусочек бумаги
смоченной раствором серной кислоты. Отметить рефлекторную реакцию,
отмыть кожу голени от кислоты водой. Ножницами срезать кусочек кожи в
области голени и наложить фильтровальную бумагу, смоченную кислотой
непосредственно на мышцу. Отметить отсутствие рефлекса сгибания.
II.
Установить роль афферентного пути. На левой лапке отпрепарировать со спинной стороны бедра седалищный нерв: вдоль бедра разрезать кожу по средней линии, раздвинуть мышцы и подвести лигатуру под седалищный нерв. Приподняв за лигатуру нерв, поместить под него кусочек
ваты, смоченной новокаином. Через 30 секунд определить сохранность рефлекторной реакции. После исчезновения рефлекторного ответа нанести раздражение на низ спинки животного, отметить сохранность двигательной ре18
акции.
III.
Установить роль эфферентного пути. Продолжить новокаинизацию нерва. Наблюдать полную блокаду двигательного пути со стороны
новокаинизации и сохранность двигательной реакции на противоположной
стороне тела.
IV. Установить роль центрального звена. Разрушить спинной лягушки
вводя зонд в спинномозговой канал. Наблюдать исчезновение реакции с права и слева.
Результаты
Результаты каждого этапа опыта запишите в тетрадь. Объясните, почему кислота не действовала раздражающе на мышцы? Почему в афферентных волокнах проведение возбуждения блокировалось раньше чем в двигательных? Почему после полной блокады седалищного нерва лапа лягушки
удлинилась?
Нарисуйте схему рефлекторной дуги сгибательного рефлекса. На схеме
обозначьте все элементы рефлекторной дуги.
Тема: Изучение рецептивных полей спинномозговых рефлексов
Цель: Определить рецептивные поля рефлексов сгибания, разгибания,
дотирательного рефлекса в коже лягушки.
Оборудование и материалы: лягушка, набор инструментов для препарирования, 0,5% раствор серной кислоты, фильтровальная бумага.
Порядок выполнения работы:
Нанести бумажку, смоченную кислотой на тыльную поверхность стопы, затем на тыльную поверхность голени, на подошвенную поверхность
стопы, на наружную поверхность бедра.
Результаты опыта
На рисунке показать при раздражении, какого рецептивного поля наблюдается рефлекс сгибания, разгибания и потирательный рефлекс.
Дайте определение рецептивного поля рефлекса
Тема: Определение времени рефлекса.
Цель: Определить время кислотного рефлекса по методу Тюрка, установить зависимость времени рефлекса от силы раздражения.
Материалы и оборудование: лягушка, набор инструментов для препарирования, 0,1%, 0,3%, 0,5% раствор серной кислоты, штатив, секундомер,
стакан с водой.
Порядок выполнения работы.
Приготовить спинальную лягушку и укрепить еѐ в штативе. Определить время рефлекса в секундах, используя в качестве раздражителя 0,1%
раствор кислоты. Учитывать время от момента нанесения раздражения до
появления ответной реакции. Время рефлекса определить 3 раза, после каждого определения обмыть лапку водой. Время рефлекса определить 3 раза с
интервалом 2-3 минуты, подсчитать среднее значение.
Определить время рефлекса при раздражении кислотой 0,3% и 0,5%.
19
Полученные результаты занести в таблицу.
Таблица. Время рефлекса при различной силе кислотного раздражения
Концентрация
кислоты
Время рефлекса при повторных определениях в
секундах
1
2
3
Среднее время
рефлекса
0,1 %
0,3%
0,5%
Зависимость времени рефлекса от силы раздражителя покажите в виде
графика. Перечислите из чего складывается время рефлекса? Объясните, почему укорачивается время рефлекса при увеличении концентрации
кислоты?
Тема: Торможение рефлексов спинного мозга при сильном афферентном раздражении.
Цель: доказать, что при сильном афферентном раздражении возникает
вторичное торможение спинномозговых рефлексов
Материалы и оборудование: лягушка, набор инструментов для препарирования, секундомер, пинцет.
Порядок выполнения работы.
Приготовить спинальную лягушку и укрепить еѐ в штативе. Определить среднее время рефлекса, раздражая 0,3% раствором кислоты кожу левой
лапы. Сильно сдавить правую лапу пинцетом и определить среднее время
рефлекса. После исчезновения рефлекторной реакции опустить левую лапу в
раствор кислоты и прекратить сдавливание правой лапы, наблюдать восстановление рефлекса.
Изменение времени рефлекса при сильном афферентном раздражении
показать на графике.
Что представляет собой вторичное торможение?
Наблюдение вегетативных и моторных реакций при раздражении
вестибулярного аппарата.
Опыт I. Наблюдение нистагма головы и глаз.
Испытуемого усаживают в кресло Барани и производят его вращение
со скоростью I оборот в 2 секунды (10 вращений за 20 секунд). Нистагм головы характеризуется медленным еѐ поворотом вначале в сторону противоположную вращению, а затем быстрым возвратом в исходное положение.
Аналогичным образом реагируют на раздражение вестибулярного аппарата
глаза.
Опыт 2. Наблюдение вегетативных реакций
а) Испытуемому сидящему в кресле Барани измеряют частоту пульса,
за тем производят 10 вращений за 20 с. Во время вращения испытуемый сидит в кресле с наклоном головы вперѐд 900 и закрытыми глазами. После
вращения определяют частоту пульса.
б) Выраженность вегетативных реакций после вращения оценивают по следующей шкале:
20
- 0 степень – отсутствие неприятных ощущений
- I степень - лѐгкое головокружение и поташнивание;
- 2 степень - головокружение, поташнивание, бледность, пот;
- 3 степень - головокружение, выраженная тошнота, пот, рвота.
Опыт 3. Наблюдение моторных реакций.
Выраженность моторных реакций определяют после вращения кресла
Барани по следующей шкале:
I степень -спокойная поза в вертикальном положении в кресле;
2 степень - лѐгкие признаки падения в кресле;
3 степень — выраженные признаки падения, но с удержанием
4 степень - падение с кресла
Некоторые рефлексы спинного мозга человека, имеющие диагностическое значение.
Название рефлекса
Раздражение
Сгибание предпле- Удар молоточком
чья (локтевой)
по сухожилию двуглавой мышцы плеча
Коленный
Удар молоточком
по сухожилию четырехглавой мышцы бедра
Ахиллов
Удар молоточком
по сухожилию икроножной мышцы
Кожный брюшной
Проведение штриха
по коже живота
Подошвенный
Рефлекторный
вет
Сгибание руки
от- Участвующие сегменты
спинного
мозга
IV – V C
шейный
Разгибание голени
II – IV L
поясничный
Сгибание стопы
I – II S
крестовый
Сокращение мышц
брюшной стенки в
месте раздражения
Проведение штриха Сгибание пальцев
по подошве
стопы
VII – XII Th
грудной
I – II S
крестовый
21
Литература
Основная
1. Солодков А.С., Сологуб Е.Б. Физиология человека. Общая. Спортивная.
Возрастная. – М.: Терра-спорт, Олимпия Пресс, 2005. – 528 с.
2. Руководство к практическим занятиям по физиологии. Учебное пособие./Под ред. С.Л. Будилиной, В.М.Смирновой: 4-ое изд. М.:Академия,
2011.
Дополнительная
3. Физиология человека: Учебник (В двух томах)./ Под ред.
В.М.Покровского, Г.Ф.Коротько - М.: Медицина, 2007 – 816 с.
4. Фомин Н.А. Физиология человека: Учебное пособие. - М.: Просвещение, Владос, 1995. –412 с.
5. Коробков А.В., Чеснокова С.А. Атлас по нормальной физиологии /Под
ред. Н.А. Агаджаняна. - М.: Высшая школа, 1986. –352 с.
6. Практикум по нормальной физиологии: Учебное пособие /Под ред.
П.А.Агаджаняна. - М.: Изд-во РУДН, 1996. –339 с.
7. Гуминский А.А., Леонтьева. Е.Н., Маринова К.В. Руководство к лабораторным занятиям по общей и возрастной физиологии: Учебное пособие.
22
- М.: Просвещение, 1990. -240с.
8. Общий курс физиологии человека и животных. В 2-х кн.: Учебник: /Под
ред. А.Д.Ноздрачѐва. - М.: Высш. шк., 1991. Кн.I, -512с.,Кн.2 – 528 с.
9. Давиденко Д.Н. Физические основы физической культуры и спорта:
Учебное пособие. -Спб.: СПбГУ, 1996. -134с.
10.Физиология человека: Учебник/ Под ред. Н.В.Зимкина. - М.: Физкультура и спорт, 1975. – 496 с.
Методические материалы к самостоятельной работе
Тема 3. Условия эффективности действия раздражителей изучены на
примере раздражителей постоянным электрическим током.
1. Первое условие можно назвать - полярным законом раздражения.
Полярный закон:
В случае приложения к объекту 2-х внешних раздражающих электродов, при включении тока возбуждение возникает в области катода (-),
а при включении в области анода (+).
Под катодом происходит деполяризация мембраны.
2. Второе условие можно назвать законом порога.
Чтобы возбуждение возникло необходимо, чтобы раздражитель был
определенной силы.
Минимальная сила раздражителя, необходимая для возбуждения клеток называется порогом.
3. Закон крутизны раздражения
Если раздражающий ток подается не прямоугольным то , а усиливается от нуля постепенно, то для того, чтобы возникло возбуждение сила раздражителя должно возрастать достаточно быстро.
В противном случае ПД может вообще не возникнуть. В связи с явлением аккомодации. Аккомодация – это постепенное повышение порога раздражения.
4. Закон длительности
Чтобы возбуждение возникло, раздражитель пороговой силы и дополнительной крутизны нарастания должны действовать в течение определенного времени.
Минимальная длительность действия раздражителя пороговой силы,
необходимая для возбуждения клеток тканей называется полезным временем
действия.
Очень короткий по времени раздражитель не успевает вызвать потенциал действия.
5. Условие эффективности раздражителя устанавливающее связь между пороговой силой и длительностью действия раздражителя.
6. Закон силы - длительность.
Чтобы вызвать возбуждение коротким по времени раздражителем, его
сила должна быть увеличена.
23
Зависимость пороговой силы раздражающего тока и длительность его
действия связаны между собой зависимостью, которую можно показать графически в виде гиперболы. Поэтому этот закон иногда называют законом
гиперболы.
Как выявили зависимость?
Длительность раздражающего тока задавали
Длительность действия тока t (мс)
1
2
3
4
5
6
7
I мкА 20
4
4
4
10
5
4
Значение пороговой силы тока определяли опытным путем.
Фиксировали то значение, которому соответствовали видимые признаки возбуждения (например, мышечное сокращение).
Из рисунка следует, что при увеличении длительности действия раздражителя, реакция остается прежней.
На кривой можно выделить пороговую силу тока, при которой реакция
не зависит от длительности раздражителей сил.
Значение тока пороговой силы, по длительности равного полезному
времени действия раздражителя называется реобазой.
Значение реобазы используют для практических целей, например, для
сравнения способности различных мышц к возбуждению. Но на практике
значения реобазы слишком малы, потому показываются другим показателем
хронаксией.
Хронаксия – минимальная длительность раздражающего тока, равного
по величине 2-ум реобазам.
При снижении функциональной активности тканей значение реобазы и
хронаксии увеличивается.
Все перечисленные выше закономерности действия раздражителя на
возбудимые клетки тканей. Объясняются особенностью функционирования
Na+ и К+ - каналов.
(Потенциал действия возникает только тогда, когда открываются Na+ каналы. А открываются они только при значении равному КУД).
При оценке возбудимости тканей пользуются величиной амплитуды
раздражителя, продолжительностью действия, скорости нарастания амплитуды. Количественно оценить возбудимость тканей можно только косвенно
(опосредственно) по характеристикам раздражителя.
Тема 4. Механизм и закономерности проведения возбуждения
Возбуждение это распространяющийся процесс и имеет ряд особенностей.
1. В клетках высокоорганизованных животных и человека распространение возбуждения протекает без затухания.
2. При достижении пороговой силы раздражения нервная клетка реаги24
рует практически мгновенно распространяющимся потенциалом действия,
совершенно определенной стандартно максимальной амплитудой. Дальнейшее усиление раздражения не увеличивает амплитуду распространяющегося
потенциала действия.
Эти две особенности объединяются единым законом распространения
возбуждения называемым «все или ничего».
Этот закон справедлив для распространения возбуждения в единичном
нервном волокне, мышечном волокне, целых участков мышечных волокон
сердца.
Мембранный механизм проведения возбуждения.
Механизм проведения возбуждения можно представить как своеобразную эстафету, в которой каждый участок вдоль волокна выступает сначала
как раздражаемый, а затем как раздражающий участок.
Возбужденный участок нервного волокна заряжен иначе, чем покоящийся.
Снаружи возбужденный участок будет электроотрицательным, внутри
электроположительным. Между возбужденным участком нерва и соседним
невозбужденным возникает кратковременный ток.
Этот ток является раздражителем соседнего участка нервного волокна
и вызывает в нем возбуждение.
Потенциал действия возникает в каждой точке нервного волокна.
Из рисунка можно видеть:
во-первых, что нервное волокно проводит возбуждение в обе стороны от раздражителя;
во-вторых, что суммарный ток в нервном волокне равен «0».
Ток по нервному волокну не бежит!
Возбуждение – в виде потенциала действия способно перескакивать
через участок неактивированной мембраны. Если участок мембраны охладить или отравить, то потенциал действия может возникнуть непосредственно за выведенным из строя участком.
Непосредственно за выведенным из строя участком развивается потенциал действия.
Аналогичный процесс протекает в нервных волокнах покрытых миэлиновой оболочкой. Оболочка образуется из Шванновской клетки, которая
накручивается на аксон. Затем в намоточной части теряется цитоплазма и образуются муфты. Между муфтами остаются свободные участки мембраны «перехваты Ранвье».
В таких, миэлинизированных волокнах потенциал действия передается
от перехвата к перехвату (миэлинизированные муфты – служат изоляторами). Такой тип передачи возбуждения называется сальваторная передача.
Рефрактерность
Возбудимость – это способность тканей отвечать на раздражение возбуждением. О возбудимости судят по порогу раздражения. Чем ниже порог,
25
тем выше возбудимость.
Возбудимость может меняться. Т.е. способность ткани отвечать на раздражение потенциалом действия (импульсом) меняется в зависимости от состояния ткани. Эта способность вообще может утрачиваться.
Временная утрата способности тканей отвечает на раздражение, возбуждением – называется рефрактерностью.
На фоне распространяющегося потенциала действия меняется возбудимость первого волокна. О возбудимости судят по порогу раздражения. Чем
ниже порог, тем выше возбудимость.
Рефрактерность – временная утрата способности клеточных мембран
отвечать на раздражение возбуждением.
В момент развития пика потенциала действия будет наблюдаться полная невозбудимость. Фаза абсолютной рефрактерности. Рефрактерность –
временная потеря способности отвечать на раздражение ПД.
Существование фазы абсолютной рефрактерности связано с тем, что в
этот момент все натриевые каналы открыты.
Фаза абсолютной рефрактерности сменяется фазой относительной
рефрактерности:
соответствует окончанию спада пика;
конец стадии реполяризации характеризуется частичным восстановлением способности клеток отвечать на раздражение.
Для того чтобы возник потенциал действия нужен раздражитель большей силы (порог раздражения увеличивается).
В эту фазу частично восстанавливается активность натриевых каналов.
Если удается вызвать потенциал действия, то он имеет меньшее значение,
чем обычно.
Процесс реполяризации несколько затягивается, значение мембранного
потенциала восстанавливается постепенно. За пиком тянется «шлейф» следовых процессов.
1. Первая половина следового процесса – следовая деполяризация: значение мембранного потенциала ниже критического уровня деполяризации,
но не достигло нормального значения. В этот период около поверхности
мембраны (в межклетниках) скапливается много калия. Между концентрацией калия внутри и снаружи нет большой разницы. Часть натриевых каналов
открыто. Это дает некоторую деполяризацию мембраны. Достаточно небольшого толчка, чтобы достичь критического уровня деполяризации. Эта
фаза называется фазой «экзальтации» повышенная возбудимость.
2. Вторая часть следового процесса – следовая гиперполяризация. В
этот период мембрана поляризуется даже несколько больше чем обычно.
Следовая гиперполяризация - объясняется усиленной работой Na, K
помпы (насоса).
Натрий-калиевый насос активизируется накоплением К+ снаружи
клетки и Na+ внутри. В этот период наблюдается некоторое снижение возбудимости. Эту фазу называют фазой субнормальности.
26
После чего клетка возвращается в исходное состояние физиологического покоя.
Существование рефрактерных фаз определяет прерывистый характер
нервной сигнализации. Длительность фаз рефрактерности определит, с какой
частотой будут возникать следующие друг за другом потенциалы действия:
назовем их нервными импульсами. Чем дольше длится абсолютная рефрактерная фаза, тем реже следуют импульсы друг за другом, и наоборот.
Частота импульсации нервного волокна – является важной физиологической характеристикой, так называемой «функциональной подвижности»
нервного волокна. Функциональная подвижность обозначается термином лобильность – максимально возможный ритм активности.
Термин ввел Н.Б.Введенский.
Тема 5. Общая физиология мышечной системы
1. Основная функция и строение поперечно-полосатой мышцы.
Сокращение поперечно-полосатых мышц обеспечивает перемещение
тела в пространстве, движение отдельных частей тела удерживает тело человека в вертикальном положении, формирует и поддерживает позу. В участием поперечно-полосатых мышц функционирует глазодвигательный и жевательный аппараты осуществляется , речь и др. Кроме того в мышцах вырабатывается тепло.
Мышцы у человека являются исполнительными органами - эффекторами.
Поперечно- полосатые мышцы скелетной мускулатуры полностью
подчинены ЦНС, поэтому их относят к произвольной мускулатуре, зависящей от воли человека.
Поперечно-полосатая сердечная мышца имеет в своем составе электрогенную ткань, генерирующую потенциалы действия, кроме того, сердечная мышца имеет собственную, автономную нервную сеть. Работа сердечной
мышцы не подчинена воле человека, и по этому признаку сердечную мышцу
относят к непроизвольной мускулатуре.
Мышцы образованы отдельными мышечными волокнами, покрытыми
футляром соединительной ткани, заканчиваются мышцы сухожилиями.
Волокна в мышцах могут располагаться параллельно длинной оси – такие мышцы относят к параллельно-волокнистому типу. В других мышцах
волокна располагаются косо. Один конец волокон прикреплен к сухожильному тяглу. Структура напоминает форму пера – это перистый тип мышц.
2. Строение мышечного волокна
Мышечное волокно представляет собой вытянутую структуру цилиндрической или веретенноудобной формы. Толщина волокна 10-100 мкм ( мк=
10-6 м). Длина 2-3 см. При тренировках (статических нагрузках) диаметр мышечного волокна увеличивается.
Волокно покрыто клеточной мембранной, способной отвечать ПД на
раздражение.
27
Мышечное волокно – это многоядерная клетка. Многоядерной она становится в процессе эмбрионального развития путем слияния нескольких первичных мышечных клеток в одно единое образование симпласт.
В мышечном волокне находится особая система пузырьков (вакуолей),
образующих замкнутую разветвленную сеть саркоплазматичсеких ретикулум.
Внутри саркоплазматического ретикулума в большом количестве находятся ионы Са2+, принимающих участие в сокращении мышц.
Важным компонентом мышечного волокна являются митохондрии
(внутриклеточная органелла). Митохондрии – «энергетические станции клеток». В них происходит активный синтез АТФ. В мышечном волокне их обнаруживают в больших количествах. Они значительно крупнее чем в остальных клетках. И их число увеличивается при возрастании активности мышц.
По содержанию митохондрий в мышечных волокнах судят о функциональной активности мышц. В активно тренируемой мышце число митохондрий
увеличивается.
Главным отличием мышечной клетки от всех остальных является особый сократительный аппарат, состоящий из сократительных нитей - миофибрилл.
Миофибриллы располагаются параллельно друг другу и простираются
во всю длину клетки. Диаметр мышечного волокна 100 мкм (1м 10 -6), а отдельная миофибрилла имеет диаметр 1 мкм.
В каждом мышечном волокне содержится очень большое число миофибрилл. При тренировках количество нитей миофибрилл увеличивается.
Миофибриллы образуют пучки.
3. Строение миофибриллы
Строение миофибриллы можно изучать только с помощью электронного микроскопа, который может дать увеличение х 175 000 раз
Основной повторяющейся структурой миофибриллы является саркомер
Саркомер ограничен с двух концов плотной тонкой полоской – Z пластинка.
Саркомер включает один темный, оптически плотный –анизотропный –
А диск и прилагающие к нему с двух сторон половины светлых, оптически
менее плотных – изотропных J дисков.
В середине анизотропного диска выявлена более светлая Н-зона (зона
Хепсена). Поперечная исчерченность мышц объясняется тем, что темные
(анизотропные) и светлые (изотропные) зоны в параллельно расположенных
миофибриллах.
Было замечено, что при сокращении или растяжении мышцы характер
исчерченности меняется. При сокращении ширина светлых (изотропных)
дисков уменьшается, ширина Н- диска уменьшается, а А диск не изменяется.
28
Изменение характера исчерченности при сокращении и растяжении
объясняется теорией скользящих нитей.
Саркомер преобразован тонкими белковыми нитевидными структурами мио филаментами двух типов:
толстые филаменты d = 15-17 нм и тонкие филаменты d=6нм ( 10-9 м =
1 нм).
Толстые филаменты (нити) состоят из белка миозина, а тонкие белка
актина.
Соотношение тонких и толстых нитей 2:1 и они расположены так, что
тонкие нити могут свободно входить между тонкими, «задвигаться» и «раздвигаться».
На поперечном разрезе, в анизотропной зоне, можно видеть, что каждый толстый филамент (нити миозина) окружен 6-тью тонкими филаментами (нити актина).
Тонкие актиновые нити прикреплены к Z пластинкам. Толстые миозиновые нити расположены между ними.
Тонкие нити образуют J диск. А диск содержит как толстые нити
(миозиновые), так и тонкие (актиновые) нити.
По А-диску проходят во всю длину толстые нити, и заходят окончания
тонких нитей. Тонкие нити оканчиваются у начала Н-диска (в Н-диске только тонкие нити).
Механизм сокращения состоит в перемещении (протягивании) тонких
нитей вдоль толстых к центру саркомера.
Нити миозина имеют поперечные выступы-головки. Головки миозина
активируются АТФ и в присутствии ионов Са2+ прикрепляются к тонким нитям актина. Образуется актино-миозиновый мостик.
При сокращении головка миозина наклоняется, совершая при этом
своеобразный гребок. При этом актиновые нити перемещаются к центру саркомеа. Наклон головок миозина «гребок» требует энергии АТФ. Сгибание
актино-миозинового мостика ведет к применению нити актины на 20 нм.
После перемещения нити актины на 1 шаг происходит отсоединение
головки миозина от актина (тонкой нити). Отсоединение головок миозина от
актина происходит из-за уменьшения локальной концентрации кальция около головок миозина. Таким образом, можно видеть, что сокращение мышцы
зависит от присутствия Са2+ и АТФ.
Роль кальция в механизмах мышечного сокращения.
Мышечная клетка (симпласт) или мышечное волокно располагает собственными запасами Са2+. Кальций депонируется (запасается) в
саркоплазматическом ретикулуме.
Саркоплазматический ретикулум – внутриклеточная замкнутая система, состоящая из своеобразных трубочек и цисцерн. Трубочки и цисцерны
окружают каждую биофибриляцию. Трубочки и цисцерны саркоплазматического ретикулума образованы мембранами. В мембрану встроены крупные
белковые молекулы, выполняющие роль кальцевого насоса: Са-зависимая
29
АТФ-аза, которая закачивает кальций из окружающей среды внутрь саркоплазматического ретикулума (с затратой энергии АТФ). Концентрация кальция в полости ретикулума близка к концентрации кальция во внеклеточной
жидкости. Но кальций из внеклеточной жидкости не проникает через плазмолемму (клеточную мембрану), покрывающей мышечное волокно. При сокращении мышцы испльзуется внутриклеточный кальций.
Са2+ участвует в соединении головки миозина.
В естественных условиях деятельности скелетной мышцы инициатором вброса Са2+ из саркоплазматического ретикулума является потенциал
действия распространяющейся при возбуждении вдоль поверхностной мембраны мышечного (плазмо
) т.е.деполяризация мембраны.
Как потенциал действия, распространяющийся по поверхности мембраны достигает мембраны саркоплазматического ретикулума?
1.
Механизм электро-механического сопряжения
Плазмолемма имеет систему впячиваний внутрь мышечного волокна, в
виде поперечных трубочек. И обозначают как Т-система.
По обе стороны от каждой трубочки Т-системы расположены цисцерны саркоплазматического ретикулума. Мембрана поперечных трубочек Тсистемы по своим свойствам сходна с поверхностной мембраной. Содержит
потенциал зависимые Na+-каналы и способна к проведению потенциала действия. Потенциал действия с мембраны Т-системы, петлей местного тока передается на примыкающую мембрану саркоплазматического ретикулума.
Деполяризация мембраны концевых цисцерн саркоплазматического ретикулума ведет к открытию Са2+ каналов. Кальций протекает в цитоплазму клетки, способствует прикреплению миозиновых головок к активным нитям и
делает возможным сокращения мышцы. После выброса кальция внутрь волокна включается кальциевый насос , который закачивает кальций внутрь
саркоплазматического ретикулума. Содержание Са2+ в саркоплазме уменьшается, головки миозина открепляются от нитей актина, цикл заканчивается.
Раздражаются акто-миозиновые мостики.
Тема 6. Механические свойства мышц
Под механическими свойствами мышц обычно понимают, во-первых,
свойство мышц сокращаться, укорачиваться, укорачиваться в длину; во.вторых, способность мышц восстанавливать первоначальную длину после
растяжения, т.е. - эластичность. (Если покоящуюся мышцу потянуть за один
конец, то после снятия нагрузки мышца восстанавливает свою длину, т.е. покоящаяся мышца обладает эластичностью).
Сочетание сократительных и эластических свойств в мышце можно
описать с помощью простой модели.
Сократительный элемент соответствует тем участкам соркомеров, где активные и
миозиновые нити перекрывают друг друга и образуются акто-миозиновые мосточки
30
ПА ЭЭ – параллельный эластический элемент соответствует мембране
мышечного волокна, а также соединительной ткани располагающейся между
волокнами.
ПО ЭЭ – последовательный эластический элемент – соответствует сухожилиям.
Эластические элементы, растягиваясь, смягчают действие внезапного
внешнего силового воздействия.
Сухожилия обладают большей прочностью на растяжение, примерно в
100 раз прочнее, чем сама мышечная ткань. Наиболее слабым и, поэтому часто травмируемым участком мышцы являются переходы мышцы в сухожилия.
(Поэтому перед тренировкой необходима разминка).
Эластические элементы мышц при растяжении создают дополнительное напряжение внутри мышцы, которое дает при растяжении дополнительную силу сокращения. При растяжении мышц сила сокращения складывается из силы создаваемой сократительным элементом плюс упругая сила создаваемая эластическими элементами. При определенных видах упражнений
это имеет значение. Например, замах при метании. Сокращение мышцы происходит без изменения ее объема, укорачивается длина, но увеличиваются
поперечные.
Величина укорочения всей мышцы складывается из отдельных укорочений каждого саркомера. Более длинная мышца содержит большее число
последовательно расположенных саркомеров, и поэтому сокращается на
большую величину, чем короткая.
Груз, который может поднять мышца при сокращении, зависит от числа миофибрилл, входящих в состав мышечного волокна, и числа самих мышечных волокон. Чем толще мышцы в «поперечнике» тем больший груз она
может поднять, тем больший груз она может поднять.
Поперечник мышцы оценивают в помощью, так называемого, физиологического сечения.
Физиологическое сечение – это сечение мышцы, нанесенное перпендикулярно мышечным волокнам.
При этом необходимо учитывать, что при параллельно-волокнистом
типе строения мышцы, геометрическое сечение будет совпадать с физиологическим, а при перистом типе - нет
Физиологическое сечение перистой мышцы:
2. Работа и сила мышц
Различают два режима сократительной деятельности мышц.
1). Изотонический – когда мышца укорачивается при неизменном
внутреннем напряжении. Например, сокращение мышцы с наибольшим по
величине грузом.
2). Изометрический – когда мышца не укорачивается, а только развивает внутреннее напряжение. Например, при подъеме неподъемного груза (статистические нагрузки).
31
Сила
В изотоническом режиме о силе мышц можно судить по величине груза, который она способна поднять.
В изотермическом режиме по величине максимального внутреннего
напряжения, которое мышца может развить.
Работа
Внешняя работа мышцы измеряется произведением поднятого груза на
величину укорочения мышцы.
Внешняя работа равна нулю, если мышца сокращается без нагрузки.
При очень большом грузе, который мышца не способна поднять, или в
условиях, когда оба конца мышцы жестко закреплены (в изометрическом режиме), внешняя работа мышцы также равна нулю.
Правило средних нагрузок:
Мышца выполняет максимальную внешнюю работу при нагрузках
средней величины. Замечено, что между грузом, который поднимает мышца
и выполняемой внешней работой существует определенная зависимость, которая называется правилом средних нагрузок. Эту зависимость можно представить в виде колокообразной кривой. По горизонтальной оси отложили величину груза, который поднимает мышца, по вертикальной оси – работу, которую она производила. Сначала работа невелика, затем достигает максимальной величины, а затем снова падает.
Совершаемая работа зависит не только от груза, но и от степени растяжения мышцы. А при длительном рассмотрении от степени растяжения саркомера.
Максимальную силу мышца развивает при натуральной длине саркомеров
равном 2,2 мкм
Наибольшая работа при растяжении мышцы будет совершаться при
условии, что степень растяжения саркомера позволяет включить в работу
наибольшее число акто-миозиновых мостиков.
Если проанализировать зависимость силы мышцы от длины саркомера,
то очевидно, что кривая несет также колокообразный характер.
При растяжении саркомера до длины 2,9 мкм только часть мостиков
может участвовать в сокращении.
Если саркомер сжат и укорочен до 1,5 мкм головкам меозина не остается пространства для поворота, они мешают друг другу.
3. Работа по подъему груза может выполняться с различной скоростью.
Соотношение между нагрузкой (поднимаемым грузом) и скоростью подъема
описывается кривой: «сила-скорость».
Чем больше груз, тем он поднимается медленнее. Чем меньше –тем он
поднимается скорее.
Если саркомер сжат и укорочен до 1,5 мкм головкам меозина остается
ространство для поворота, они мешают друг другу.
4. Мощность мышцы – измеряется величиной работы в единицу време32
ни. Эта физическая величина учитывает скорость выполнения работы мышцей.
Все сказанное выше относится к изотоническому режиму сокращения.
При изометрическом (статическом) режиме сокращения мышца произволдит внутренную работу. Эта работа складывается из работы отдельных
акто-миозиновых мостиков, которая проводит к растяжению эластических
элементов мышцы. Такой режим работы мышцы можно представить как чередовнаие микропеемещений активных нитей и последующее возвращение
их на прежнее место.
Тема 7. Энергетическое обеспечение мышечного сокращения – происхоит за счет распада АТФ до АДФ и остатка фосфорной кислоты. При распаде АТФ до АДФ происходит выделение энергии.
Постоянное расходование АТФ требует постоянного накопления запасов зп счет присоединения остатка фосфорной кислоты к молекулам АДФ.
Донором (поставщиком) остатков фосфорной кислоты в мышце является:
креотинфосфат. Это мышечный донор фосфорных групп в мышце.
АТФ в мышцах образуется за счет специфичной миоканозной реакции, когда из 2-х молекул АДФ образуется 1 молекула АТФ и 1 молекула
АМФ.
АТФ образуется в процессе бескислородного распада глюкозы –
т.н. процесса гликолиза.
АТФ образуется за счет биологического окисления с участием
кислорода.
Теплопродукция мышц
В процессе сокращения мышцы образуется тепло, которое выделяется
во внешнюю среду. Мышца не только механическая машина, работающая по
принципу электромеханического сопряжения, но и основной обогреватель
организма. Источником тепла в мышце являются биомеханические реакции,
протекающие в процессе образования актомиозиновых мостиков, поворота
головок миозина, отсоединения мостиков и т.п. процессы. Часть энергии
этих реакций рассеивается в виде тепла. С помощью высокочувствительных
приборов удалось выделить 2 основные фазы образования тепла в мышцах.
1- фаза – начальное теплообразование.
По времени она соответствует возбуждению и сокращению мышцы.
Эту фазу теплообразования связывают с рассеиванием тепловой энергии,
образующейся при замыкании акто-миозиновых мостиков и перемещением
нитей относительно друг друга.
2-я фаза задержанного теплообразования более длительная (секунды и
даже минуты), чем первая развивается после сокращения мышцы , длится
после расслабления. Эту фазу связывают с рассеиванием тепла химических
реакций обеспечивающих ресинтез АТФ.
Потенциал действия (электрическое явление) послужил пусковым ме33
ханизмом для совершения механической работы по перемещению нитей актина. Явление электромеханического сопряжения.
Роль АТФ в механизмах мышечного сокращения.
Энергия АТФ во время деятельности скелетной мышцы необходима
для трех основных процессов.
1.
Работа Na, K-насоса, обеспечивающая поддержание градиента
концентрации по обе стороны плазмолеммы (нарушенной мембраны мышечного волокна), т.е. АТФ обеспечивает генерацию потенциала действия и проведения возбудимости.
2.
Для процесса скольжения актиновых нитей ( для гребковых движений головок миозины).
3.
Для работы кальциевого насоса, последнее обстоятельство очень
высоко, т.к. откачиание Сa2+ во внутрь саркоплазматического ретикулума
приводит к расслаблению мышцы.
АТФ внутри мышечного волокна может находится в 2-х состояниях:
в связанном с головками миозина.
Связываясь с головками миозина, АТФ активирует миозин. Приводит
его в состояние готовности. сам миозин расщепляет АТФ до АДФ, выделившаяся энергия используется на гребковых движениях головок.
в свободном состоянии – АТФ способствует расслаблению
мышц.
Впервые на этот факт указали советские ученые Энгельгард и и Любимов в 1939 г .Если из среды омывающей мышечное волокно удалить АТФ (
экспериментально), то развивается непрекращающееся сокращение (ригор,
твердение мышцы). Если ввести АТФ, то мышца пластифицируется - расслабляется.
АТФ необходима для расслабления мышцы.
Двигательная единица. Функциональные особенности быстрых и
медленных двигательных единиц
Группа мышечных волокон вместе с инпервирующим их моторнейроном образует двигательную (или нейромоторную ) единицу.
Мышечные волокна, входящие в нейромоторную единицу имеют различное энергетическое обеспечение.
Медленные двигательные единицы приспособлены для работы в
аэробных условиях, содержат много миоглобина, митахопурий, к ним подходит много мелких кровеносных сосудов. С кровью к медленным волокнам
поступает кислород.
Медленные ДЕ – приспособлены для длительных, но менее минутных
сокращений. Медленные ДЕ более устойчивы к утомлению. Медленные ДЕ
могут работать не утомляясь гораздо дольше, чем быстрые.
Медленные ДЕ – являются низкопороговыми. Для их возбуждения
требуется раздражитель меньшей силы. В процессе возбуждения они вовлекаются раньше, чем быстрые.
34
Медленные ДЕ содержат меньше мышечных волокон и при сокращении развивают меньшую силу.
Быстрые ДЕ – приспособлены к работе в условиях ограниченного доступа кислород. Обеспечивают выполнение притко-временной физической
работы высокой мощности продолжительностью не более 4-х минут. Это быстроутомляемые двигательные единицы.
Требования к рейтинг-контролю
Модульно-рейтинговая система
оценки качества учебной работы студентов
по дисциплине «Физиология»
Итоговый контроль – зачет
2 курс
3 семестр
Модуль 1
Тема: Физиология возбудимых тканей
1. Раздражимость, раздражение, раздражители. Условия эффективности
действия раздражителей (законы раздражения)
2. Возбуждение. Закономерности распространения импульсивного возбуждения. Электротоническое распространение возбуждения.
3. Современные представления о структуре и свойствах мембраны возбудимых клеток. Механизм формирования мембранного потенциала. Потенциал покоя.
4. Ионный механизм возникновения потенциала действия. Критический
уровень деполяризации. Локальный ответ. Явление аккомодации.
5. Изменение возбудимости при возбуждении. Фазы абсолютной и относительной рефрактерности. Фаза экзальтации.
Рейтинговые баллы по данному модулю:
Текущая работа студентов – максимально 10 баллов.
Рубежный контроль за модуль (письменная работа) – максимально 10
баллов.
Всего – 20 баллов.
Модуль 2
Тема:Физиология мышечного сокращения
1. Основная функция и строение поперечно-полосатой мышцы. Изометрическое и изотоническое сокращения. Одиночное сокращение и тетанус
2. Строение миофибриллы мышечного волокна. Теория скользящих нитей в
объяснении механизмов мышечного сокращения.
3. Роль кальция в механизмах мышечного сокращения. Электромеханическое сопряжение.
4. Работа и сила мышц. Правило средних нагрузок. Утомление мышц. Механические свойства поперечно-полосатых мышц.
35
5. Понятие о двигательной единице. Классификация двигательных единиц.
Особенности строения нейро-мышечного синапса.
6. Энергетическое обеспечение мышечного сокращения
7. Теплопродукция мышц.
8. Утомление мышц.
9. Структурные и функциональные особенности гладких мышц. Факторы,
контролирующие двигательную активность гладкой мускулатуры.
Рейтинговые баллы по данному модулю:
Текущая работа студентов – максимально 10 баллов.
Рубежный контроль за модуль (письменная работа) – максимально 10
баллов.
Всего – 20 баллов.
Количество баллов полученных на зачете – максимально 60 баллов.
Общая сумма баллов за семестр – максимально 100 баллов.
Вопросы
к зачету по физиологии
2 курс 3 семестр
Тема: Общая и частная физиология нервной системы
1. Нейрон, как основной структурно-функциональный элемент нервной системы. Типы нейронов. Механизмы связи между нейронами: отличие электрического и химического синапсов.
2. Химический нейро-нейрональный синапс. Процесс выделения медиатор
группы мадиаторов.
3. Сравнительная характеристика возбуждающего и тормозного постсинаптического потенциалов.
4. Взаимодействие нейронов в ЦНС: конвергенция и дивергенция возбуждения, пространственная и временная суммация возбуждения.
5. Понятие о рефлекторном механизме функций нервной системы. Классификация рефлексов. Основные элементы рефлекторной дуги. Понятие о
рецептивном поле. Основные составляющие времени рефлекса.
6. Моно-и полисинаптические рефлексы.
7. Понятие о нервном центре. Явления облегчения, окклюзии, усиление возбуждения в нервных центрах.
8. Первичное и вторичное торможение в нервных центрах. Реципрокное и
возвратное торможение. Роль клеток Реншоу.
9. Общая схема строения спинного мозга. Проводящая функция спинного
мозга. Правило Белла-Мажанди.
10.Висперальные рефлексы спинного мозга.
11.Миотатический рефлекс. Роль проприорецепторов в формировании рефлекторного ответа мышц.
12.Обратный миотатический рефлекс. Роль сухожильного органа Гольджи в
формировании рефлекторного ответа мышц.
36
13.Роль заднего мозга в поддержании позы. Шейные и вестибулярные рефлексы.
14.Двигательная система ствола головного мозга: ядра Дейтерса, ядер ретикулярной формации и красного ядра в координации движений.
15.Роль мозжечка координации движений.
16.Функции двигательной коры (моторной, вторичной и третичной премоторных зон).
17.Мышечно-суставная рецепция (проприорецепция).
18.Зрительная сенсорная система.
19.Вкусовая и обонятельная рецепция.
20.Вестибулярная сенсорная система.
21.Сенсорная физиология (самостоятельная работа)
При несданных модулях зачет включает еще и вопросы 1 и 2 модулей.
Полный перечень вопросов к зачету по физиологии
2 курс, 3 семестр
1. Раздражимость, раздражение, раздражители. Условия эффективности
действия раздражителей (законы раздражения)
2. Возбуждение. Закономерности распространения импульсивного возбуждения. Электротоническое распространение возбуждения.
3. Современные представления о структуре и свойствах мембраны возбудимых клеток. Механизм формирования мембранного потенциала.
Потенциал покоя.
4. Ионный механизм возникновения потенциала действия. Критический
уровень деполяризации. Локальный ответ. Явление аккомодации.
5. Изменение возбудимости при возбуждении. Фазы абсолютной и относительной рефрактерности. Фаза экзальтации.
6. Основная функция и строение поперечно-полосатой мышцы. Изометрическое и изотоническое сокращения. Одиночное сокращение и тетанус
7. Строение миофибриллы мышечного волокна. Теория скользящих нитей в объяснении механизмов мышечного сокращения.
8. Роль кальция в механизмах мышечного сокращения. Электромеханическое сопряжение.
9. Работа и сила мышц. Правило средних нагрузок. Утомление мышц.
Механические свойства поперечно-полосатых мышц.
10.Понятие о двигательной единице. Классификация двигательных единиц. Особенности строения нейро-мышечного синапса.
11.Энергетическое обеспечение мышечного сокращения
12.Теплопродукция мышц.
13.Утомление мышц.
37
14.Структурные и функциональные особенности гладких мышц. Факторы,
контролирующие двигательную активность гладкой мускулатуры.
15.Нейрон, как основной структурно-функциональный элемент нервной
системы. Типы нейронов. Механизмы связи между нейронами: отличие
электрического и химического синапсов.
16.Химический нейро-нейрональный синапс. Процесс выделения медиатор группы мадиаторов.
17.Сравнительная характеристика возбуждающего и тормозного постсинаптического потенциалов.
18.Взаимодействие нейронов в ЦНС: конвергенция и дивергенция возбуждения, пространственная и временная суммация возбуждения.
19.Понятие о рефлекторном механизме функций нервной системы. Классификация рефлексов. Основные элементы рефлекторной дуги. Понятие о рецептивном поле. Основные составляющие времени рефлекса.
20.Моно-и полисинаптические рефлексы.
21.Понятие о нервном центре. Явления облегчения, окклюзии, усиление
возбуждения в нервных центрах.
22.Первичное и вторичное торможение в нервных центрах. Реципрокное и
возвратное торможение. Роль клеток Реншоу.
23.Общая схема строения спинного мозга. Проводящая функция спинного
мозга. Правило Белла-Мажанди.
24.Висперальные рефлексы спинного мозга.
25.Миотатический рефлекс. Роль проприорецепторов в формировании
рефлекторного ответа мышц.
26.Обратный миотатический рефлекс. Роль сухожильного органа Гольджи
в формировании рефлекторного ответа мышц.
27.Роль заднего мозга в поддержании позы. Шейные и вестибулярные
рефлексы.
28.Двигательная система ствола головного мозга: ядра Дейтерса, ядер ретикулярной формации и красного ядра в координации движений.
29.Роль мозжечка координации движений.
30.Функции двигательной коры (моторной, вторичной и третичной премоторных зон).
31.Мышечно-суставная рецепция (проприорецепция).
32.Зрительная сенсорная система.
33.Вкусовая и обонятельная рецепция.
34.Вестибулярная сенсорная система.
Сенсорная физиология (самостоятельная работа)
Система оценки знаний при итоговом контроле
При выведении оценки учитывается:
Правильность представления о сущности явления, строении, механизмов
и т.д.
38
Последовательность и логичность изложения.
Владение терминологией.
Знание правил.
Знание примеров из спортивной практики (где это необходимо).
Умение нарисовать элементарную схему, процесса, строение системы и
т.д.
Грамотность речи.
Практические работы оцениваются по факту выполнения и представления
отчета.
2 курс
4 семестр
Итоговый контроль – экзамен
1.
2.
3.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Модуль 1
Тема: «Автономная нервная система»
Особенности дуги автономного рефлекса по сравнению с соматическим рефлексом
Влияние симпатической и парасимпатической нервной системы на
деятельность различных органов.
Адаптационно-трофическая роль симпатической нервной системы в
организме человека.
Тема: «Физиология эндокринной системы»
Гормоны гипофиза и их значение для организма.
Гормоны мозгового слоя надпочечников и их влияние на различные
функции.
Гормоны, выделяемые корой надпочечников. Их влияние на жизнедеятельность организма.
Гормоны щитовидной железы, их физиологическое действие.
Поджелудочная железа и ее гормоны.
Внешняя и внутренняя секреция поджелудочной железы.
Мужские и женские половые гормоны, их влияние на рост и развитие
организма (экстрагенитальные эффекты).
Рейтинговые баллы по данному модулю:
Текущая работа студентов – максимально 15 баллов.
Всего – максимально 30 баллов.
Модуль 2
Тема: «Физиология системы крови». Общие вопросы.
1. Основные функции крови. Количество и состав крови. Объем циркулирующей крови и его изменение. Кровопотеря и ее последствия.
39
2. Физико-химические свойства крови. Осмотическое ионкотическое давление крови.
3. Плазма и сыворотка крови, их состав. Главные анионы и катионы крови. Белки и липиды плазмы.
4. Эритроциты и их функция. Физиологические колебания эритроцитов у
человека. Гемоглобин и его соединения.
5. Количественные и качественные изменения эритроцитов при мышечной работе.
6. Кроветворение и его регуляция.
7. Свертывание крови. Белки свертывания и ингибиторы этого процесса.
Гепарин. Фибринолиз. Противосвертывающая система.
8. Современные представления о клеточном и гуморальном иммунитете.
9. Функция лейкоцитов. Лейкоцитарная формула крови. Место образования гранулоцитов и лимфоцитов.
10.Количественные и качественные изменения лейкоцитов при мышечной
работе. Диагностическое значение «сдвига влево».
11.Группы крови. Резус-фактор. Агглютинация эритроцитов.
ЧАСТНЫЕ ВОПРОСЫ И ОТДЕЛЬНЫЕ ПОНЯТИЯ
1. Назвать функции крови.
2. Перечислить вещества, входящие в состав крови.
3. Что называется ацидозом и алкалозом?
4. Перечислить буферные системы крови.
5. Что называется щелочным резервом крови?
6. Что отражает цветовой показатель крови?
7. Что характеризует гематокрит?
8. Назвать известные соединения гемоглобина с газами.
9. Что называется гемолизом, и какие виды гемолиза могут быть в организме?
10.Что понимают под осмотической резистентностью эритроцитов?
11.Что такое СОЭ и отчего она зависит?
12.Что такое миоглобин, его особенность.
13.Назовите состав лейкоцитарной формулы.
14.Что характеризует величина индекса ядерного сдвига?
15.Перечислить основные функции лейкоцитов.
16.Какие факторы составляют свертывающую систему крови?
17.Перечислить основные фазы свертывания крови.
КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФУНКЦИЙ КРОВИ В
ПОКОЕ И ПРИ МЫШЕЧНОЙ РАБОТЕ
1. Количество крови в организме – 1/13 или 5-8 % веса тела, 5-6 литров
2. Процентное содержание плазмы
– 55-58 %
3. Процентное содержание форменных
40
элементов (гемакрит)
– 45-47 %.
4. Количество эритроцитов:
у нетренированных мужчин
– 5 млн. в 1 мм3
у нетренированных женщин
– 4,5 млн/мм3
у хорошо тренированных спортсменов
– на 0,5-1 млн больше в 1 мм3
5. Концентрация гемоглобина в крови
– 14- 16 %
6. Количество лейкоцитов:
в покое
– 4-9 тыс./мм3
в фазе миогенного лейкоцитоза:
 лимфоцитарная
– 10-12 тыс./мм3
 первая нейтрофильная
– от 13 до 20 тыс./мм3
 вторая нейтрофильная
– от 20 до 30-50 тыс./мм3
7. Количество тромбоцитов
–
около
300000
3
тыс./мм
8. pH артериальной крови в покое
– 7,40
pH венозной крови в покое
– 7,35
Рейтинговые баллы по данному модулю:
Текущая работа студентов – 15 баллов.
Рубежный контроль за модуль – до 30 баллов.
Всего за семестр – 60 баллов.
Вопросы
к экзамену по физиологии
2 курс, 4 семестр
1. Рефлекторная дуга симпатической и нервной парасимпатической системы.
2. Химическая передача возбуждения в автономной нервной системе.
3. Влияние автономной нервной системы на деятельность различных органов.
4. Гипоталамо-гипофизарная система. Место действия и эффекты гормонов гипофиза.
5. Физиологическая роль гормонов мозгового вещества надпочечников.
6. Физиологическая роль гормонов коркового слоя надпочечников.
7. Физиологическая роль гормонов щитовидной железы.
8. Система крови. Основные функции крови.
9. Физико-химические свойства крови.
10. Гемостаз.
11. Строение и количество эритроцитов в крови человека.
12. Явление агглютинации эритроцитов.
13. Лейкопоэз. Лейкоцитарная формула.
14. Изменение крови при мышечной работе.
15. Неспецифический иммунитет.
16. Специфический клеточный иммунитет.
41
17. Характеристика сосудистого русла человека. Функциональные типы
сосудов.
18. Основные уравнения гемодинамики. Основные показатели гемодинамики человека.
19. Венный и артериальный пульс, артериальное давление, методы их измерения и регистрации.
20. Симпатическая и парасимпатическая регуляция сосудистого тонуса.
21. Центральные механизмы регуляции сосудистого тонуса.
22. Происхождение рабочей гиперемии мышц.
23. Анатомо-морфологическая характеристика сердца.
24. Автоматия сердца.
25. Возбудимость сердца.
26. Проводимость и сократимость сердца.
27. Динамика сердечного цикла: основные фазы, работа клапанного аппарата, давление в полостях.
28. Нервная регуляция работы сердца.
29. Гуморальная регуляция работы сердца.
30. Биологическая сущность процесса дыхания.
31. Перенос газов кровью.
32. Основные принципы обмена газов в легких и тканях.
33. Легочные объемы.
34.Механизмы дыхательных движений.
35.Механизмы регуляции дыхания.
36. Общая характеристика пищеварительных процессов в организме человека.
37.Основной обмен и способы его измерения.
42
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Тверской государственный университет»
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
физической культуры
____________Б.В.Петров
«____»__________2011 г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
по дисциплине
ФИЗИОЛОГИЯ
(Часть 3. Возрастная и спортивная физиология)
для студентов 3 курса очной и заочной форм обучения
специальность 032101 Физическая культура и спорт
Обсуждено на заседании кафедры
ТОФВ
«_____» ______________2011
Составитель:
канд.биол.наук, доцент
__________ М.А.Папин
Протокол № __________
Зав. кафедрой
____________С.В.Комин
ТВЕРЬ 2011
43
Содержание УМК по курсу «Спортивная физиология»
II. Пояснительная записка.
III.Учебная программа.
IV. Рабочая учебная программа.
V. Планы и методические указания по проведению лабораторного
практикума.
VI. Литература
VII. Методические рекомендации к самостоятельной работе студентов
по курсу «Спортивная физиология».
VIII. Требования к рейтинг-контролю.
IX. Вопросы к экзамену по курсу «Спортивная физиология».
II. Пояснительная записка.
Физиология одна из общепрофессиональных дисциплин, изучаемых на
факультете физической культуры Тверского государственного университета.
Цель данного курса - подготовить студентов к изучению спортивной
медицины, лечебной физической культуры, гигиены физической культуры,
педагогики и методики физической культуры и спорта. Изучение данного
курса предполагает сформировать у студентов достаточно широкие научные
представления об адаптации организма к физическим и функциональным нагрузкам; об особенностях деятельности регуляторных механизмов и реакций
отдельных систем на физическую нагрузку разной мощности; о физиологических закономерностях воспитания и развития основных физических качеств (быстрота, ловкость, сила, выносливость); о физиологических основах
построения УТП. Подобное расширение курса общей физиологии, по сравнению с курсами педагогических вузов, позволит выпускнику университета
более свободно ориентироваться в достижениях современной физиологической науки и применять их в спортивной, тренерской и исследовательской
работе.
Курс изучается в формате 2 ч. лекций и 2 ч. лабораторных занятий в
неделю. Всего 98 часов, из них 16 ч. – лекции, 32 ч. – лабораторные занятия,50 ч. самостоятельная работа.
Основные требования, предъявляемые к студенту при изучении курса.
Студент должен знать:
- основные понятия физиологии спорта;
- основные закономерности адаптации организма к физическим нагрузкам;
- сущность деятельности регуляторных механизмов и реакций отдельных систем на физическую нагрузку разной мощности;
- физиологические основы развития основных физических качеств;
- физиологические основы организации тренировочного процесса;
- научные основы первичного отбора в спорте.
Студент должен уметь:
- владеть навыками научно-методической деятельности;
- планировать исследовательскую деятельность;
44
- владеть методами физиологических исследований;
- получать опытные данные, обрабатывать их, анализировать, интерпретировать полученные результаты;
- владеть элементарными навыками написания научных работ и научных отчетов.
Распределение учебных часов по формам занятий приведено в таблице
1.
№ п.п.
1.
2.
3.
Итого
Формы занятий
Лекции
Лабораторные занятия
Самостоятельная работа
Количество часов
17
34
29
80
III.Учебная программа.
Часть 3. Спортивная физиология
Нумерация разделов сохраняется в соответствии с общей программой
курса «Физиология».
Раздел 14. Физиологические основы физического воспитания и
спорта
1. Общая физиология спорта.
Введение. Физиология спорта как прикладной раздел общей физиологии. Предмет и задачи физиологии спорта. История развития физиологии
спорта, вклад отечественных ученых в развитие физиологии спорта и трудовой деятельности. Основные понятия физиологии мышечной деятельности:
нагрузка (классификация нагрузок), напряжение, физическая работа (классификация физической работы по видам выполняемых двигательных действий
и мощности выполняемой работы), физическая работоспособность. Функциональные состояния. Адаптация организма к физическим нагрузкам. Методы исследования в физиологии спорта.
Физическая работоспособность. Физическая работоспособность как
интегральный показатель физической и функциональной готовности спортсмена. Уровни физической работоспособности. Факторы, влияющие на развитие физической работоспособности. Стадии проявления физической работоспособности при длительном выполнении физической нагрузки.
Функциональное состояние: понятие, сущностные признаки. Структура
функциональной системы по П.К.Анохину. Функциональные состояния
спортсменов: предстартовое состояние, врабатывание, феномен статического
усилия, «мертвая точка», «второе дыхание», гравитационный шок.
Утомление при физических нагрузках. Утомление как полифункциональный процесс. Стадии развития утомления. Утомление при выполнении
физических нагрузок разной мощности.
Восстановление. Физиологические механизмы восстановления. Стадии
восстановительного процесса после выполнения физических нагрузок (нейрогенная, метаболическая, гомеостатическая). Этапы восстановительного пе45
риода после тренировочного занятия.
Энергетическое обеспечение физической работы. Анаэробные и аэробные механизмы обеспечения энергией при мышечной деятельности. Потребление кислорода в покое и при физических нагрузках разной мощности. Кислородный запрос и кислородный долг.
Механизмы регуляции физиологических процессов при мышечной
деятельности. Нервно-рефлекторная регуляция, гуморально-рефлекторная
регуляция, регуляция по отклонению регулируемых параметров.
2. Частная физиология спорта.
Особенности деятельности сердечно-сосудистой, дыхательной, эндокринной систем во время мышечной работы. Изменения отдельных систем и
органов под воздействием систематических занятий физическими упражнениями. Значение нейро-эндокринной, гуморальной регуляции процессов
адаптации организма к физическим нагрузкам. Функциональные возможности адаптации вегетативной, соматической и сенсорных систем к физическим
нагрузкам в разные возрастные периоды.
Физиологические механизмы формирования двигательных действий.
Динамический стереотип, условные рефлексы и их роль в формировании
двигательных навыков. Механизмы обратных связей в формировании новых
двигательных навыков. Физиологические механизмы развития физических
качеств. Развитие мышечной силы, выносливости и координации у спортсменов под влиянием статических и динамических нагрузок.
3. Физиологические основы физического воспитания и спорта
Физиологические основы тренировочного процесса. Физиологическое
обоснование методологии УТП в разные возрастные периоды. Возрастные,
половые и индивидуальные различия способностей человека к выполнению
физических упражнений. Суточная, недельная и сезонная динамика работоспособности человека в рациональном построении занятий физической культурой и спортом. Проведение занятий физической культуры в различных
климатических условиях. Физиологические критерии обоснования норм и
характера двигательной активности на уроках по физической культуре. Психофизиологические методы оценки перспективности учащихся к занятиям
определѐнными видами спорта. Ориентирование детей на определѐнную
спортивную специализацию.
№
1.
IV. Рабочая учебная программа по курсу «Физиология» ч.3 (Физиология спорта)
Название темы
Всего Лек.
Лаб. Сам.
Предмет и задачи физиологии спорта. 2
0,5
2
Вклад отечественных ученых в развитие физиологии спорта и трудовой
деятельности. Основные понятия физиологии мышечной деятельности.
46
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10
11
12
14
Методы исследования в физиологии
спорта. Методы обработки экспериментальных данных.
Физическая
работоспособность.
Уровни и стадии работоспособности.
Факторы повышения физической работоспособности.
Влияние физической нагрузки на
время латентного периода сенсорномоторной реакции.
Функциональное состояние: понятие,
сущностные признаки. Структура
функциональной
системы
по
П.К.Анохину.
Влияние обратной связи на формирование двигательного навыка.
Функциональные состояния спортсменов в связи с выполнением физической нагрузки: предстартовое состояние, врабатывание, «мертвая точка», «второе дыхание», гравитационный шок.
Изменение гемодинамических показателей под влиянием физической нагрузки.
Энергетика мышечного сокращения.
Механизмы энергетического обеспечения физической работы. Анаэробные и аэробные источники энергии.
Изменение структуры сердечного
цикла при физической нагрузке.
Вариационная пульсометрия.
Утомление при динамических и статических физических нагрузках. Физиологические механизмы утомления
при мышечной работе
Изменение показателей физиологических функций при физической нагрузке (кровь, сердечно-сосудистая и
дыхательная системы, нервная система).
Изменения показателей внешнего дыхания при физической нагрузке.
Физиологические механизмы восста-
0,5
2
1
2
1
2
2
1
2
2
1
4
2
1
2
2
1 4
2
1
4
2
1
4
2
1 4
1
4
2
2
1
2
47
15
16
17
18
19
новления.
Особенности процесса восстановления после выполнения нагрузок разной мощности
Механизмы регуляции физиологических процессов при мышечной деятельности.
Комплексное занятие «Изменение
физиологических показателей при
физических нагрузках разной мощности и закономерности их восстановления».
Физиологические основы тренировочного процесса и развития основных физических качеств. Физиологическое обоснование методологии
УТП в разные возрастные периоды.
Сенситивные периоды развития физических качеств.
1
3
1
1
3
1
1
80
17
34
29
V. Планы и методические указания по проведению лабораторного
практикума.
Занятие 1. Общенаучные и частные методы исследования. (Самостоятельное изучение)
Общенаучные методы исследования - это методы научного познания, используемые во всех науках. Их объективной основой являются общеметодологические закономерности познания, которые включают в себя и
гносеологические принципы. К ним относят эксперимент, наблюдение, моделирование и т.д.Все методы современной науки делятся на теоретические и
эмпирические. Деление это весьма условное. Выделяется в качестве самостоятельного - метод моделирования, имеющий собственную специфику.
Кроме того, от теоретических и эмпирических методов отличают интерпретационные методы, в частности методы представления и обработки данных.
При проведении теоретического исследования ученый имеет дело не
с самой реальностью, а с ее мысленной репрезентацией - представлением в
форме умственных образов, формул, пространственно-динамических моделей, схем, описаний в естественном языке и т.д. Теоретическая работа совершается "в уме".
Эмпирическое исследование проводится для проверки правильности
теоретических построений; ученый взаимодействует с самим объектам, а не с
48
его знаково-символическим или пространственно-образным аналогом. К общенаучным эмпирическим методам относятся: 1) наблюдение, 2) эксперимент. Рассмотрим особенности, возможности, которые они предоставляют
исследователю, и недостатки.
Наблюдением называется целенаправленное, организованное и определенным образом фиксируемое восприятие исследуемого объекта. Результаты фиксации данных наблюдения называются описанием поведения объекта.
Экспериментом называется проведение исследований в специально
созданных, управляемых условиях в целях проверки экспериментальной гипотезы о причинно-следственной связи. В процессе эксперимента исследователь всегда наблюдает за поведением объекта и измеряет его состояние.
Процедуры измерения и наблюдения входят в процесс эксперимента. Кроме
того, исследователь воздействует планово и целенаправленно на объект, чтобы измерить его состояние. Эта операция называется экспериментальным
воздействием. Правильно поставленный эксперимент позволяет проверять
гипотезы о причинно-следственных отношениях, не ограничиваясь констатацией связи (корреляции) между переменными.
Разделяют традиционные и факторные планы проведения эксперимента. При традиционном планировании меняется лишь одна независимая
переменная, при факторном - несколько. Достоинством последнего является
возможность оценки взаимодействия факторов - изменения характера влияния одной из переменных в зависимости от значения другой. Когда имеются
две конкурирующие между собой гипотезы и эксперимент позволяет выбрать
одну из них, говорят о решающем эксперименте. Контрольный эксперимент осуществляется с целью проверки каких-либо зависимостей. Применение эксперимента, однако, наталкивается на принципиальные ограничения,
связанные с невозможностью в ряде случаев осуществлять произвольное изменение переменных.
Метод моделирования отличен как от теоретического метода, дающего обобщенное, абстрагированное знание, так и от эмпирического. При моделировании исследователь пользуется методом аналогий, умозаключением
«от частного к частному», тогда как экспериментатор работает с помощью
методов индукции (математическая статистика является современным вариантом индуктивного вывода). Моделирование используется тогда, когда невозможно провести экспериментальное исследование объекта. К таким объектам относятся уникальные системы, недоступные экспериментальному
изучению, или системы, на которых эксперимент производить по моральным
соображениям нельзя. Различают «физическое» и «знаково-символическое»
моделирование. «Физическая» модель исследуется экспериментально. «Знаково-символическая» модель, как правило, реализуется в виде более или менее сложной компьютерной программы, и исследование ее поведения - дело
теоретиков. Проблема «внешней» валидности метода моделирования особенно остра, так как его успех зависит от меры сходства объекта исследова49
ния с его аналогом.
Задание 1. Составить глоссарий для следующих понятий.
Цель исследования. Задачи исследования. Объект исследования. Предмет исследования. Гипотеза исследования. Исследуемая переменная. Острый
эксперимент. Хронический эксперимент. Метод экстирпации. Метод катетеризации. Метод острой денервации. Метод физиологической денервации. Телеметрия. Графическая регистрация данных. Электрическая запись неэлектрических величин.
Задание 2. Дайте краткую характеристику некоторым методикам исследования, применяемых в спортивной физиологии: электрокар-диография,
спирография, миография, реография, эргометрия. Оформить в виде таблицы.
Название метода
Сущность метода
Регистрируемые
показатели
Задание 3. Ознакомиться с алгоритмом расчета основных статистических показателей (см. таблицу).
№
Алгоритм
Действия, выполняемые в соответствии с алгоритмом
Рассчитать
1
среднюю арифметическую
Х = (х1 + х2 + х3 +… + хi)/n
( Х)
Вычислить
2
разность между фактиd1 = x1 - Х
ческим
значением
и
средне……………….
арифметическим для каждого показателя
di = xi - Х
Возвести
3
в квадрат найденную разность
d2 ; d2 ; d2 ;… d2
для каждого показателя
4
Вычислить
сумму ( ) d2
= d2 + d2 + d2 +… +d2
5
Рассчитать
дисперсию ( ).
d
=+
В формуле: n – число значений. Для n
n 1
менее 30, в формуле используется
n-1
Вычислить
6
доверительный интервал (М)
б
М=Х+2
при уровне значимости р=0,05
n
n – число наблюдений (значений)
Определить
7
достоверность различий ис- а) Рассчитать среднюю арифметиследуемых величин в выборках с помо- ческую ( Х1) для первой выборки и
щью «t-критерия Стъюдента»
среднюю арифметическую ( Х2) для
второй выборки
б) Рассчитать дисперсию ( 1) и ( 2) для
обоих массивов данных
в) Полученные данные подставить в
формулу и рассчитать «t-критерий
Стъюдента»
50
tф =
X1
X2
2
1
2
2
n1
n2
г) Сравнить значение найденного «tкритерия Стъюдента» с табличным
значением для уровня достоверности
р=0,05 и N=n1+n2 - 2 и на основании
этого сделать вывод о достоверности
различий иссле-дуемых параметров в
выборках. Если tф < tst , то различия
признаются статистически недостоверными.
Таблица значений «t-критерия Стъюдента» при пятипроцентном уровне значимости для разного числа наблюдений
N 5
6
7
8
9
10
20
40
60
tst 2,57
2,45
2,37
2,30
2,26
2,23
2,09
2,02
2,00
Занятие 2. Изменение времени латентного периода сенсорномоторных реакций после физической нагрузки.
Латентный период сенсорно-моторной реакции представляет собой временной промежуток между началом действия сенсорного раздражителя и начальным моментом ответной моторной (мышечной) реакции.
Измеряется в милисекундах (мс). В качестве сенсорного раздражителя
могут применяться звуковые, световые, механические, термические и
другие раздражители. Для измерения времени ЛП СМР используется специальный прибор – рефлексометр.
Ход работы.
1. Измерить время ЛП СМР в состоянии покоя (5 попыток).
2. Выполнить физическую нагрузку умеренной мощности.
3. Измерить время ЛП СМР после выполнения нагрузки (5 попыток).
4. Данные опыта занести в таблицу, рассчитать средние величины
индивидуальных и средне-групповых показателей.
5. Построить график, отражающий изменения индивидуальных и
средне-групповых показателей времени ЛПСМР, график распределения
всех зарегистрированных значений времени ЛПСМР в покое и после нагрузки. Проанализировать и обосновать результаты исследования.
Фамилия,
Таблица для оформления результатов опыта.
Показатели времеХ
Показатели вре-
Х
51
инициалы
ни
ЛПСМР (5 значений)
мени
ЛПСМР (5 значений)
Средняя
Х
Х
Матрица для построения кривой распределения значений времени
ЛПСМР.
Значения интервала 0,10-0,14 0,15-0,19 0,20-0,24 0,25-0,29 0,30-0,34
ЛПСМР
Кол-во значений
6. Анализ вариационной кривой. Вычисляются следующие показатели:
Рмакс – число наиболее часто встречаемых значений ЛПСМР (например, из 30 показателей чаще всего – 10 раз - встречалось значение 0,10с. Тогда, Рмакс= 10:30 = 0,33).
0,5 Рмакс = 0,33:2=0,165.
∆Т0,5 – проводим на графике горизонтальную линию на уровне значений «0,5 Рмакс»; из точек пересечения с вариационной кривой опускаем перпендикуляры на ось абсцисс (значений времени ЛПСМР) и из большего значения времени ЛПСМР вычитаем меньшее значение ЛПСМР (например,
0,22с–0,16с=0,06с).
Т0,5 – среднее значение времени ЛПСМР в диапазоне ∆Т0,5 (например,
0,22с+0,16с=0,38с, 0,38:2=0,19с).
Определение показателей функционального состояния ЦНС:
- показатель устойчивости реакций (УР), характеризует стабильность
корковых процессов. УР = Рмакс/∆Т0,5. Например, УР= 0,33 : 0,06 = 5,5.
Чем больше величина УР, тем выше стабильность корковых процессов. При ухудшении внимания, при утомлении показатель УР –
уменьшается.
- показатель уровня функциональных возможностей (УФВ), характеризует способность поддерживать стабильность корковых процессов.
УФВ = Рмакс/∆Т0,5 Т0,5 . Например, 0,33 : (0,06*0,19)=30.
Чем больше значение показателя УФВ, тем выше уровень стабильности нервных (корковых) процессов. При утомлении или заболеваниях величина показателя УФВ уменьшается.
Оценка функционального состояния ЦНС. В таблице приведены критерии оценки состояния ЦНС.
Показатели
Критерии оценок
Высокий
Средний
Низкий
Патология
52
УР
УФВ
16,5 - 7,4
7,39 – 4,5
4,49 – 2,72
Менее 2,72
122 – 44,8
44,79 – 22,2
22,1 – 14,9
Менее 14,89
Занятие 3. Влияние мышечной нагрузки и обратной связи на точность управления двигательными действиями.
Цель: определить значимость обратной связи при формировании
двигательного навыка, а также влияние фактора физической нагрузки на
точность выполнения двигательного действия.
Ход работы. Выполнить три серии опытов.
Первая серия.
1. Зарегистрировать точность воспроизведения предплечьем заданного угла на горизонтальном кинематометре. Вначале положение
предплечья фиксируется на заданном угле кинематометра при зрительном контроле, затем испытуемый закрывает глаза и 5 раз воспроизводит
заданный угол: а) без сообщения испытуемому результата, б) с сообщением испытуемому результата. Экспериментатор фиксирует ошибку
испытуемого.
2. Повторить опыт после выполнения отжимания руками – 15 раз.
Данные занести в таблицу:
Испытуемый
Без нагрузки
Без сообщения
1 2 3 4 5 О+;О-
С сообщением
1 2 3 4 5 О+;О-
После нагрузки
Без сообщения
1 2 3 4 5 О+;О-
С сообщением
12 3 4 5 О+;О
-
1.
2.
Средняя по
попыткам
Вторая серия.
1. Зарегистрировать точность воспроизведения предплечьем заданного угла на горизонтальном кинематометре при облегчении выполнения
движения. Вначале положение предплечья фиксируется на заданном угле
кинематометра при зрительном контроле, затем испытуемый закрывает
глаза и 5 раз воспроизводит заданный угол без сообщения испытуемому
результата.
2. Повторить опыт, но с сообщением испытуемому результата.
Третья серия.
1. Зарегистрировать точность воспроизведения предплечьем заданного
угла на горизонтальном кинематометре при сопротивлении выполнению
движения. Вначале положение предплечья фиксируется на заданном угле кинематометра при зрительном контроле, затем испытуемый закрывает глаза и
5 раз воспроизводит заданный угол без сообщения испытуемому результата.
2. Повторить опыт, но с сообщением испытуемому результата.
Результаты занести в две таблицы (одна таблица – для опыта ко53
гда испытуемому сообщаются результаты, другая – без сообщения результатов воспроизведения заданного угла)
Испытуемый
Первая серия
Вторая серия
Третья серия
1 2 3 4 5 О+;О- 1 2 3 4 5 О+; О- 1 2 3 4 5 О+; О1.
2.
Средняя по попыткам
Полученные данные отобразить графически, проанализировать и
обосновать.
Занятие 4. Изменение некоторых гемодинамических показателей под воздействием физической нагрузки.
Задание 1. Измерить частоту сердечных сокращений (пальпаторно) и
артериальное давление (методом Короткова) в состоянии покоя и после нагрузки. Нагрузка – ступенчатая проба: продолжительность – 1 минута, темп –
1 шаг/с. Зафиксировать показатели ЧСС и АД.
Задание 2. По зафиксированным показателям ЧСС и АД рассчитать
вторичные показатели гемодинамики для состояния покоя и после выполнения физической нагрузки.
А) Среднее давление:
Рср = (Сд + Дд) / 2 ;
Б) Пульсовое давление: ПД = Сд – Дд ;
В) Систолический объем: S = (ПД 100) / Рср ;
Г) Минутный объем кровообращения (МОК): МОК = S ЧСС.
Задание 3. Полученные данные представить в табличной и графической форме, проанализировать и обосновать отмеченные изменения в гемодинамике при выполнении физической нагрузки.
Ф.и.
Таблица для записи зафиксированных показателей.
Показатели в состоянии поПосле выполнения физичекоя
ской нагрузки
чсс Сд Дд Рср ПД S
мок чсс Сд Дд Рср ПД S
мок
1.
2.
3.
Х+
54
Расчет среднеквадратичного (стандартного) отклонения ( ): вычислить
среднее; вычислить разницу между средним и каждым фактическим значением; каждую полученную разницу возвести в квадрат и сложить ( ); полученную сумму ( ) разделить на разность (n – 1), где «n» - число наблюдений
(значений); из полученного числа извлечь корень квадратный.
Таким образом: =
/ (n – 1)
Занятие 5. Изменение структуры сердечного цикла под воздействием физической нагрузки
Нормальная ЭКГ. На рис. 1 представлена
нормальная ЭКГ, зарегистрированная во втором
стандартном отведении. Интервал РQ, соответствующий времени от начала возбуждения предсердий до начала возбуждения желудочков, в норме
должен быть короче 0,2 с. Увеличение этого интервала указывает на замедление проводимости в атриовентрикулярном узле или в пучке Гиса. Увеличение комплекса QRS (более 0,12 с) служит признаком нарушения внутрижелудочкового проведения. Длительность интервала QT зависит от частоты сокращений сердца. Так, при ускорении ритма
сердца от 40 до 180 интервал QТ укорачивается от 0,5 до 0,2 с. Значения амплитуды зубцов ЭКГ примерно следующие: Р < 0,25мВ; Q < 1/4 R; R+ S >
0,6 мВ; Т = 1/6 - 2/ЗR.
Ход работы.
1. Зарегистрировать электрокардиограмму в состоянии покоя и после выполнения физической нагрузки.
2. Вычислить показатели, характеризующие структуру сердечного цикла
и занести их в таблицу.
3. Полученные результаты проанализировать и обосновать.
Таблица для записи вычисленных показателей ЭКГ.
В состоянии покоя
АR
P-Q Q-T
Ар
R-R
чсс
После выполнения нагрузки
Ар
АR
P-Q Q-T R-R
чсс
1.
2.
3.
Х+б
Для вычисления длительности интервалов P-Q, Q-T, R-R необходимо
измерить расстояние между соответствующими точками на ЭКГ (в мм) и
55
разделить на скорость протяжки ленты (25 мм/с). Для расчета ЧСС нужно 60
с. разделить на длительность R-R интервала.
Занятие 6. Вариационная пульсометрия.
Метод математического анализа вариабельности ритма сердечных сокращений – вариационная пульсометрия – был предложен В.В. Париным и
Р.М. Баевским (1967,1984). Этот метод позволяет оценить направленность
вегетативного тонуса и характер симпатико-парасимпатических соотношений. Суть метода заключается в построении вариационной кривой или гистограммы распределения значений R-R интервалов при 2-3-х минутной записи
ЭКГ, сделанной в состоянии покоя. Как правило, анализируется 100 кардиоинтервалов (R-R), которые группируются в диапазонах с шагом 0,05 с (например: 0,40-0,44; 0,45-0,49 и т.д.). По графикам или числовой записи вариационной пульсометрии рассчитывают следующие показатели.
А) Первичные показатели:
Среднее значение кардиоинтервалов - Х
Среднеквадратичное отклонение Мода (Мо) – наиболее часто встречающееся значение R-R интервала.
При симпатикотонии значение «Мо» - минимально, при ваготонии показатель увеличивается.
Вариационный размах ( Х) – разность между максимальным и минимальным значениями R-R интервалов ( Х = Хmax – Xmin). Отражает степень разброса (размах колебаний) значений кардиоинтервалов. При симпатикотонии показатель уменьшается, при ваготонии – увеличивается.
Амплитуда моды (АМо) – число интервалов, соответствующих моде
(Мо) и выраженное в процентах к общему числу кардиоинтервалов. Показатель отражает меру мобилизирующего влияния симпатического отдела.
Б) Вторичные показатели:
Индекс вегетативного равновесия (ИВР). ИВР = А Мо / Х. Индекс ИВР указывает на соотношение между активностью симпатического и
парасимпатического отделов. При ваготонии значения ИВР уменьшаются,
при симпатикотонии – увеличиваются.
Вегетативный показатель ритма (ВПР). ВПР = 1 / (Мо Х). Позволяет судить о парасимпатических сдвигах вегетативного баланса. Чем меньше величина ВПР, тем больше вегетативный баланс смещен в сторону ваготонии.
Индекс напряжения. ИН = А Мо / (Мо 2 Х). Является интегральной
характеристикой напряжения вегетативных механизмов, регулирующих сердечный ритм.
Амо/Мо - показатель, характеризующий соотношение между нервными и гуморальными влияниями на деятельность сердца;
Мо/ Х – показатель, отражающий взаимодействие автономного и гуморального контуров регуляции деятельности сердца.
В таблице приведены стандартные показатели, по которым оценивает-
56
ся степень выраженности симпатикотонии или ваготониии.
Вегетативный тонус
Выраженная симпатикотония
Умеренная симпатикотония
Вегетативное равновесие
Умеренная ваготония
Выраженная ваготония
ВР ( Х)
0,06
0,06 – 0,15
0,16 – 0,29
0,30 – 0,49
0,50
А Мо
80
80 - 50
31 - 49
30 – 15
15
ИН
500
500 - 200
199 - 51
50 - 25
25
Ход работы.
1) Записать кардиограммы в положении лежа и в положении стоя
(не менее 35-45 сердечных циклов в каждом положении).
2) Составить массивы данных длительности кардиоинтервалов и
оформить в виде таблиц:
R-R интервал
Число значений
В%
0,80–
0,84
0,85 –
0,89
0,90–
0,94
0,95–
0,99
1,00–
1,04
По табличным данным построить гистограмму или кривую распределения значений R-R интервалов.
3) Рассчитать все первичные и вторичные показатели вариационной
пульсометрии.
4) Полученные данные проанализировать, и аргументировано объяснить.
Занятие 7. Изменения показателей внешнего дыхания при физической нагрузке
Физическая нагрузка вызывает увеличение показателей внешнего дыхания: глубины, частоты дыхания, минутного объема дыхания и потребления
кислорода, изменяются показатели концентрации кислорода и углекислого
газа в выдыхаемом воздухе. К особенностям вентиляторных реакций на физическую нагрузку относится и то, что указанные изменения проявляются в
самом начале работы, когда существенных сдвигов во внутренней среде организма еще не отмечается. Подобный феномен связывают с действием проприорецептивной импульсации, которая через соответствующие структуры
ЦНС изменяет активность дыхательного центра. Это влияет на характер вентиляторных реакций при физических нагрузках разной мощности.
Индивидуальные особенности реакции дыхательной системы на физическую нагрузку обусловлены также и базальным паттерном дыхания, который присущ индивиду изначально: тахипноический (неглубокое, но частое
дыхание), брадипноический (редкое, но глубокое дыхание), нормопноический (показатели частоты и глубины дыхания имеют промежуточное значе57
ние по сравнению с тахи- и брадипноиками).
Ход работы:
1. Посредством спирографа зарегистрировать спирограмму испытуемого в состоянии покоя и при физических нагрузках умеренной и субмаксимальной мощности (соответственно: 80 Вт – 80 об/мин и 150 Вт – 80 об/мин).
2. По зарегистрированным спирограммам рассчитать следующие показатели внешнего дыхания:
f - частота дыхания (цикл/мин); Vт – дыхательный объем (мл); V – минутный объем дыхания (мл/мин; л/мин; V = Vт * f ); Vо2 – потребление кислорода (мл/мин); КП -кислородный пульс (КП = Vo2 / ЧСС); Sао2 – степень оксигенации крови (%).
3. Полученные результаты оформить в таблицу, отобразить графически, проанализировать и дать обоснованный комментарий.
Таблица
Индивидуальные показатели внешнего дыхания
Показатели
f
Vт
V
Vо2
КП
Sао2
Покой
Работа - 1
Работа - 2
Занятие 8. Утомление при физических нагрузках.
Утомление как процесс – полифункционален, поскольку причинами
утомления являются множество факторов, действие которых начинается
практически одновременно с момента выполнения физической нагрузки.
Процессы, приводящие к развитию утомления, осуществляются на всех
уровнях, начиная с биохимических реакций, далее на уровне органов и систем, заканчивая действием факторов среды на целостный организм (в том
числе и от специфики выполняемой физической нагрузки).
Цель настоящей работы выявить зависимость между скоростью развития утомления и характером физической нагрузки (темп выполняемого упражнения и величины нагрузки).
Ход работы.
1. Выполнить две серии опытов.
Первая серия. Используя гантелю весом 5 кг (юноши) и 3 кг (девушки),
выжимать ее посредством сгиба руки в локтевом суставе в темпе 1 жим в секунду (по удару метронома или по счету экспериментатора) до момента когда темп упражнения не будет выдерживаться. После отдыха ту же процедуру повторить с гантелей весом 10 кг (юноши) и 5 кг (девушки). Зафиксировать общее время выполнения упражнения с разным весом в секундах и общее количество сделанных жимов.
Вторая серия. Используются гантели того же веса. Но в этом случае,
58
упражнение начинает выполняться в максимально быстром темпе до полного
отказа от выполнения упражнения. Упражнение выполняется как с легкой,
так и с тяжелой гантелей. Количество жимов фиксировать каждые 5 (10) секунд. Зафиксировать общее время выполнения упражнения с разным весом
(в секундах) и общее количество сделанных жимов.
2. Полученные данные занести в таблицы и построить графики.
3. Данные проанализировать и дать аргументированное объяснение.
Таблица 1. Первая серия
ФИО
Длительность выполнения уп- Общее кол-во жимов
ражнения
5кг (3 кг)
10 кг (5 кг)
5 кг (3 кг)
10 кг (5 кг)
Х
Таблица 2. Вторая серия. (Сделать две таблицы для гантелей разного
веса)
ФИО
Количество жимов за каждые 10 сек
10
20
30
40
50
60
Общее
время
70
Кол-во
жимов
80
Х
Занятие 9. Восстановление после выполнения физических нагрузок
разной мощности.
Восстановление – процесс изменения состояния организма наступающий после выполнения физической нагрузки. Продолжительность процесса
определяется как восстановительный период. Темп восстановления показателей физиологических функций и продолжительность периода восстановления обусловлено мощностью, продолжительностью и спецификой выполненной физической работы (нагрузки). Выделяют следующие фазы восстановительного периода: а) быструю фазу – «нейрогенную», б) медленную фазу –
«метаболическую», при которой физиологические показатели приходят в соответствие с интенсивностью текущего метаболизма, в) «гомеостатическую»
фазу, - при которой все физиологические параметры восстанавливаются до
уровня физиологического покоя. В восстановительный период происходит и
изменение состояния работоспособности в соответствии с функциональными
изменениями. В этом случае, в динамике работоспособности выделяют следующие состояния: резкое снижение работоспособности, постепенное восстановление работоспособности, гипервосстановление, гиподинамия.
Ход работы.
1. Выполнить физическую нагрузку разной мощности: а) умеренной
мощности (продолжительность 6 минут, 80Вт, темп педалирования 80
об/мин); б) большой мощности (продолжительность 3 минуты, 125 Вт, темп
педалирования 100 об/мин); в) субмаксимальной мощности (продолжительность 1,5 минуты, 175 Вт, темп педалирования 100 об/мин).
2. Зарегистрировать ЧСС в состоянии покоя, на последней минуте ра59
боты и далее: в конце 1-й, 2-й, 3-ей, 4-й, 5-ой минут восстановления.
3. Полученные данные занести в таблицу и построить графики.
Нагрузка ФИО
Значения ЧСС
Покой Работа
1-В
УМ
Восстановление
2-В
3-В
4-В
5-В
Суммарный
пульс
1.
2.
Средняя
БМ
1.
2.
Средняя
СММ
1.
2.
Средняя
4. Данные проанализировать и дать аргументированное объяснение
полученным результатам.
VI. Литература
Основная
1. Смирнов В.М., Дубровский В.И. Физиология физического воспитания
и спорта. – М.: ВЛАДОС-ПРЕСС, 2002, - 608 с.
2. Солодков А.С., Сологуб Е.Б. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная. – М.: Терра-спорт, Олимпия Пресс, 2005. – 520 с.
Дополнительная
3. Фомин Н.А. Физиология человека: Учебное пособие. - М.: Просвещение, Владос, 1995. –412 с.
4. Практикум по нормальной физиологии: Учебное пособие /Под ред.
П.А.Агаджаняна. - М.: Изд-во РУДН, 1996. –339 с.
5. Давиденко Д.Н. Физические основы физической культуры и спорта:
Учебное пособие. -Спб.: СПбГУ, 1996. -134с.
6. Дж.Х.Уилмор., Д.Л.Костилл: Физиология спорта.– Киев. Олимпийская литература. 2005.
VII. Методические рекомендации к самостоятельной работе студентов по курсу «Спортивная физиология».
При осуществлении самостоятельной работы по изучению программного материала студенты выполняют задания в виде задач по врачебному
контролю. Основная задача – усвоить навыки диагностики, написания заключений и выработка рекомендаций. Форма отчета письменная. Перечень
задач приводится.
1. Миография. Расчет статистических показателей. По известным данным рассчитать среднюю арифметическую и дисперсию. У 10 испытуемых
60
измерили амплитуду биопотенциала мышцы в покое: у трех испытуемых она
составила 68 мВ; у двух – 64 мВ; у двух – 62 мВ и у трех – 60 мВ.
2. Электрокардиография. По предложенной электрокардиограмме рассчитать основные параметры структуры сердечного цикла и определить его
особенности.
3. Вариационная пульсометрия. По известным данным построить график распределения значений ЧСС. Заданные диапазоны и значения R-R интервалов: 0,70-0,74 (27); 0,75-0,79 (47); 0,80-0,84 (16); 0,85-0,89 (10). Сделать
расчет первичных показателей вариационной пульсометрии: Мо, Амо, вариационный размах.
4. Пульсометрия. Сделать расчет значений систолического объема и
минутного объема кровообращения, если у испытуемого были зарегистрированы следующие показатели: чсс – 105 уд/мин; АД – 135/75 мм рт ст.
5. Общенаучные методы исследования в физиологии спорта. Наблюдение, опыт, эксперимент, теоретические методы.
6. Спирография. Рассчитать показатели легочной вентиляции по предложенной спирограмме.
7. Определите индекс вегетативного равновесия, вегетативный показатель ритма и индекс напряжения при следующих данных: Мо = 1,0; АМо =
50; Хмин = 0,50; Хмакс = 0,85.
8. По исходным показателям гемодинамики (АД = 123/73 мм рт ст,
ЧСС=67 уд/мин) рассчитайте: среднее давление, пульсовое давление и вегетативный индекс по формуле ВИ = (1 – ДД/чсс) 100.
9. У спортсмена при физической нагрузке ЧСС = 100 уд/мин, минутный объем крови = 7000 мл/мин. Вычислите систолический объем крови и
объем циркулирующей крови. Каким примерно систолический объем и пульс
будет у нетренированного человека при выполнении упражнения.
10. Рассчитайте мощность выполненной работы спортсменом, если он
подпрыгнул на высоту 54 см за 0,5 с, а его вес равен 70 кг. К какой категории нагрузки будет относится рассчитанная мощность?
11. При постепенном увеличении физической нагрузки у испытуемого
регистрировали ЧСС и потребление кислорода. При последовательных измерениях были получены следующие данные: а) чсс = 95 уд/мин и Vо2 = 250
мл/мин; б) чсс = 120 уд/мин и Vо2 = 350 мл/мин; в) чсс = 145 уд/мин и Vо2 =
450 мл/мин. Постройте график.
12. По графику определить мощность нагрузки, при которой ЧСС достигнет значения 170 уд/мин для двух спортсменов. Пояснить, чья физическая
работоспособность выше.
13. У испытуемого при измерении сердечного ритма в Твери ЧСС = 68
уд/мин. После переезда на сборы в среднегорье ЧСС в покое у него составила
82 уд/мин. После акклиматизации ЧСС вернулась к исходному уровню. Объяснить механизм этих изменений.
14. Суммарная легочная вентиляция за 5 мин работы на велоэргометре
составила 275 л/мин, содержание О2 в выдыхаемом воздухе равнялось 17,5%.
61
Сколько кислорода потреблено за 1 минуту работы?
15. Вариационная пульсометрия. По известным данным построить график распределения значений ЧСС. Заданные диапазоны и значения R-R интервалов: 0,95-0,99 (5); 1,00-1,04 (20); 1,05-1,09 (35); 1,10-1,14 (25); 1,15-1,19
(12); 1,20-1,24 (3). Сделать расчет первичных показателей вариационной
пульсометрии: Мо, АМо, вариационный размах.
16. Пульсометрия. Сделать расчет значений систолического объема и
минутного объема кровообращения, если у испытуемого были зарегистрированы следующие показатели: чсс – 65 уд/мин; АД – 125/73 мм рт ст.
17. Спирография. Рассчитать показатели легочной вентиляции по
предложенной спирограмме.
18. Определите индекс вегетативного равновесия, вегетативный показатель ритма и индекс напряжения при следующих данных: Мо = 1,25; АМо
= 20; Хмин = 0,60; Хмакс = 0,95.
19. По исходным показателям гемодинамики (АД = 133/78 мм рт ст,
ЧСС=87 уд/мин) рассчитайте: среднее давление, пульсовое давление и вегетативный индекс по формуле ВИ = (1 – ДД/чсс) 100.
20. Рассчитайте минутный кровоток по формуле Фика (Q = Vo2 /
ABo2), если даны следующие показатели: потребление кислорода – 240
мл/мин; содержание кислорода в артериальной крови – 20 % и венозной –
16%. Примечание: ABo2 – артерио-венозная разница.
21. Рассчитайте мощность работы, выполненной спортсменом при
степ-тесте, если: его масса равна 70 кг, высота ступеньки – 35 см, количество
шагов – 255, время работы – 3 мин.
22. При постепенном увеличении нагрузки у испытуемого регистрировали минутный объем вентиляции и потребление кислорода. При последовательных измерениях были получены следующие данные: а) МОД = 34,6
л/мин и Vо2 = 290 мл/мин; б) МОД = 40,2 л/мин и Vо2 = 365 мл/мин; в) МОД
= 55,4 л/мин и Vо2 = 520 мл/мин. Постройте график и дайте его анализ.
23. Расчет статистических показателей. По известным данным рассчитать среднюю арифметическую и дисперсию. У 10 испытуемых измерили
амплитуду зубца «R». У трех испытуемых она составила 0,98 мВ; у двух –
1,14 мВ; у двух – 1,62 мВ и у трех – 1,66 мВ.
24. По графику определить мощность нагрузки, при которой ЧСС достигнет значения 170 уд/мин для двух спортсменов. Пояснить, чья физическая
работоспособность выше.
25. На 5-ой минуте работы у испытуемого зарегистрировали следующие показатели: частота дыхания – 18 ц/мин; дыхательный объем – 895 мл;
концентрация кислорода в выдыхаемом воздухе – 16,5 %. Рассчитайте величину потребления кислорода за минуту.
VIII. Модульно-рейтинговая система оценки качества учебной работы студентов по дисциплине «Спортивная физиология».
62
3 курс. 7 семестр. (Лекции – 2ч., лабораторные занятия – 2ч). Итоговый
контроль – экзамен
Модуль 1.
1. Предмет и задачи физиологии спорта. Вклад отечественных ученых в
развитие физиологии спорта и трудовой деятельности.
Методы исследования в физиологии спорта.
2. Основные понятия физиологии мышечной деятельности.
Влияние физической нагрузки на время латентного периода сенсорномоторной реакции.
3. Классификация физических упражнения и физических нагрузок.
Влияние физической нагрузки на мышечную чувствительность (кинестезию).
4. Физическая работоспособность. Уровни работоспособности. Стадии работоспособности.
Изменение гемодинамических показателей под влиянием физической нагрузки.
5. Энергетика мышечного сокращения.
Изменение структуры сердечного цикла при физической нагрузке.
11.Функциональное состояние: понятие, сущностные признаки. Структура
функциональной системы по П.К.Анохину.
Вариационная пульсометрия.
12.Энергетическое обеспечение физической работы. Анаэробные и аэробные источники энергии.
Изменения показателей внешнего дыхания при физической нагрузке.
13.Потребление кислорода в покое и при мышечной работе. Кислородный
запрос и кислородный долг.
Утомление при физических нагрузках
Контрольный тест № 1.
Контрольный тест № 2.
Оценивание:
Выполнение заданий по каждому лабораторному практикуму – 10 баллов;
Контрольный тест – 15 баллов;
Сумма набранных баллов через коэффициент приводится к 30тибальной системе рейтингового контроля
Примечание: Методика оценивания сохраняется для всех трех модулей.
Пример контрольного теста прилагается.
Модуль 2.
1. Функциональные состояния спортсменов в связи с выполнением физической нагрузки: предстартовое состояние, врабатывание, «мертвая точка»,
«второе дыхание», гравитационный шок.
Комплексное занятие «Изменение физиологических показателей при фи-
63
зических нагрузках разной мощности и закономерности их восстановления».
2. Физиологические механизмы утомления при мышечной работе.
Комплексное занятие «Изменение физиологических показателей при физических нагрузках разной мощности и закономерности их восстановления».
3. Изменение показателей физиологических функций при физической нагрузке (кровь, сердечно-сосудистая и дыхательная системы, нервная система). Механизмы регуляции физиологических процессов.
Комплексное занятие «Изменение физиологических показателей при физических нагрузках разной мощности и закономерности их восстановления».
4. Физиологические механизмы восстановления.
Методы обработки экспериментальных данных.
5. Физиологические основы тренировочного процесса. Физиологическое
обоснование методологии УТП в разные возрастные периоды.
Контрольный тест № 3.
Контрольный тест № 4.
Зачетное занятие (решение задач)
1. Контрольный тест
А
1.Физическая работоспособность - способность организма качественно
выполнять работу определенной мощности в течение определенного времени.
2. Динамическая работа совершается при изотоническом сокращении
мышц.
3. Стационарное состояние параметров внутренней среды при мышечной
работе обеспечивается гуморально-рефлекторными механизмами.
4. Статические положения, встречающиеся в спортивной практике, обеспечиваются тетаническим напряжением мышц.
5. Утомление - состояние организма, возникающее в процессе длительного выполнения физической работы и приводящее к снижению работоспособности и качества выполняемой работы.
6. У нетренированного человека, утомление, при выполнении физической
нагрузки наступает позже, чем у тренированного.
7. Причиной развития утомления является только снижение ферментной
активности на клеточном уровне.
8. Мощность выполняемой мышечной работы не влияет на продолжительность восстановительных процессов.
9. Ликвидация кислородного долга наблюдается в процессе восстановления после выполнения физической нагрузки любой мощности.
10. Отсутствие правильного чередования двигательных актов, отсутствие
постоянного ритма и переменная интенсивность выполняемых движений –
характерные черты ациклической работы.
Б.
1. Состоянию утомления присуще:
64
а) повышение физической работоспособности; б) усиление тормозных
процессов в ЦНС; в) повышение концентрации продуктов метаболизма; г)
чрезмерным возбуждением ЦНС.
2. Скачкообразное снижение значений физиологических параметров в
начальный момент восстановления обусловлено:
а) снижением интенсивности метаболических процессов; б) снижением
интенсивности импульсации с проприорецепторов; в) ликвидацией кислородного долга; г) падением артериального давления.
3. Состояние «мертвой точки» обусловлено:
а) мощностью предстоящей работы; б) недостаточным периодом врабатывания; в) недостаточной подготовленностью спортсмена; г) возникновением охранительного возбуждения в коре больших полушарий.
4. Физическая нагрузка вызывает:
а) увеличение систолического объема; б) урежение сердечного ритма;
в) выраженную ваготонию; г) увеличение минутного объема кровообращения.
5. Признаками работы максимальной мощности являются:
а) наличие периода врабатывания и стационарного состояния; б) наличие в
период восстановления кислородного долга; в) работа может выполняется
только в кратковременный период; г) требует максимальных затрат энергии.
В
1. Перечислить периоды работоспособности, возникающие при выполнении
физической нагрузки.
2. Объяснить механизм формирования кислородного долга.
3. Указать признаки, характерные для предстартовой апатии.
4. Перечислите фазы развития утомления.
5. Рассчитайте величину показателей систолического объема и минутного
объема кровообращения на 5-ой минуте работы, если зарегистрированы
следующие показатели:
ЧСС = 117 уд/мин; АД – 132/80 мм рт ст.
IX. Вопросы к экзамену по физиологии спорта.
1. Предмет и задачи физиологии спорта. Значение в теории и практике
физической культуры спорта.
2. Основные понятия физиологии спорта: работа, нагрузка, напряженность, работоспособность.
3. Классификация физических упражнений и физической нагрузки.
4. Функциональное состояние: определение, сущностные признаки.
Факторы, влияющие на функциональное состояние. Структура функциональной системы по П.К.Анохину.
5. Изменения мышечного аппарата при систематических тренировках.
Энергетика мышечного сокращения.
6. Статические упражнения: сущность, значение. Особенности измене65
ния физиологических функций при статических нагрузках.
7. Динамическая работа. Особенности изменения физиологических
функций при выполнении динамических упражнений.
8. Энергетическое обеспечение выполнения физических нагрузок. Участие анаэробных и аэробных механизмов при мышечной работе. Анаэробные источники энергии.
9. Энергетическое обеспечение выполнения физических нагрузок.
Аэробные источники энергии. Гликолиз.
10. Потребление кислорода при физических нагрузках разной мощности. Кислородный запрос. Кислородный долг. Максимальное потребление
кислорода.
11. Основные принципы регуляции физиологических функций в покое
и при физических нагрузках.
12. Изменения показателей крови при систематических тренировках.
13. Влияние физической нагрузки разной мощности на состояние нервных процессов.
14. Влияние физической нагрузки разной мощности на показатели сердечно-сосудистой системы.
15. Структура сердечного цикла. Метаболизм «спортивного сердца» и
механизмы его гипертрофии.
16. Влияние физической нагрузки разной мощности на показатели дыхательной системы.
17. Объемно-временная структура дыхательного цикла. Изменения
объемно-временных соотношений в структуре дыхательного цикла у лиц с
разными базальными паттернами дыхания при выполнении физической нагрузки.
18. Физическая работоспособность как интегральный показатель тренированности спортсмена. Уровни и способы повышения физической работоспособности. Стадии работоспособности при выполнении физической работы и их характеристика.
19. Утомление. Причины, приводящие к развитию утомления. Стадии
утомления и их характеристика.
20. Функциональные состояния спортсменов при выполнении физической нагрузки. Врабатывание, «мертвая точка», «второе дыхание».
21. Функциональные состояния спортсменов при выполнении физической нагрузки. Предстартовые состояния, «Гравитационный шок».
22. Физиологические основы восстановительных процессов. Стадии
восстановительного периода. Динамика основных физиологических показателей в процессе восстановления.
23. Физиологические основы тренировочного процесса и развития физических качеств. Динамический стереотип, условные рефлексы и их роль в
формировании двигательных навыков. Механизмы обратных связей в формировании новых двигательных навыков.
66
24. Физиологические основы тренировочного процесса и развития физических качеств. Физиологические процессы, лежащие в основе развития
общей и специальной выносливости.
25. Физиологические основы тренировочного процесса в возрастном
периоде 7- 9 лет. 10 –13 лет. 14 – 17 лет.
Практические навыки
26. Общенаучные методы исследования в физиологии спорта. Наблюдение, опыт, эксперимент, теоретические методы.
27. Миография. Электромиография. Расчет статистических показателей: по известным данным рассчитать среднюю арифметическую и дисперсию.
28. Электрокардиография. Проанализировать структуру сердечного
цикла и определить его особенности.
29. Вариационная пульсометрия. По известным данным построить график распределения значений ЧСС. Сделать расчет первичных показателей
вариационной пульсометрии.
30. Вариационная пульсометрия. Сделать расчет вторичных показателей вариационной пульсометрии.
31. Пульсометрия. Сделать расчет значений систолического объема и
минутного объема кровообращения.
32. Измерение артериального давления. Сделать расчет вторичных показателей гемодинамики.
33. По графику определить мощность нагрузки, при которой ЧСС достигнет значения 170 уд/мин для двух спортсменов. Пояснить, чья физическая
работоспособность выше.
34. Спирография. По известным данным построить график потребления кислорода и определить диапазон мощности выполненной работы.
35. Эргометрия. По известным данным рассчитать мощность выполненной работы.
36. Спирография. По известным данным рассчитать величину потребления кислорода.
67