Вироблення рухово-харчового умовного рефлексу у собаки
Перед дослідом протягом 8–10 годин собаку витримують на голодній дієті. Для вироблення рухово-харчового умовного рефлексу застосовують два подразники: індиферентний (ручний дзвінок) і безумовний (корм). Спочатку дзвонять ручним дзвінком, а через 2–3 с після цього собаці дають корм у певному місці приміщення. Такі комбінації повторюють до тих пір, поки тварина почне бігати до годівниці на один лише звук дзвінка. Це і буде свідченням того, що в неї виробився рухово-харчовий умовний рефлекс “біг до годівниці”.
Вироблення рухово-захисного умовного рефлексу у людини
Дослід проводять на людях, які виявили бажання. Для проведення досліду людина сідає спиною до експериментатора і кладе вказівний і середній пальці на пластинчасті електроди, які з'єднані з індукційною котушкою. Експериментатор знаходить таку силу індукційного струму, яка б викликала реакцію відсмикування руки від електродів. Індиферентний подразник (звучання електричного дзвінка) застосовують раніше на 2–3 с від замикання ланцюга електричного струму. Так повторюють декілька разів до тих пір, поки виробиться умовний рефлекс на звучання електричного дзвінка. Замальовують схеми рефлекторної дуги умовного і безумовного рефлексів.
Контрольні питання
1. Умовний рефлекс як форма прояву вищої нервової діяльності.
2. Які умови необхідні для вироблення умовних рефлексів?
3. Класифікація умовних рефлексів.
4. Рефлекторна дуга умовного рефлексу.
5. Практичне значення вчення І. П. Павлова про умовні рефлекси для тваринництва.
РОБОТА 4.2. ГАЛЬМУВАННЯ УМОВНИХ РЕФЛЕКСІВ
Умовні рефлекси легко піддаютъся гальмуванню за дії різних сторонніх подразників. Це пояснюється тим, що будь-який новий подразник зумовлює у тварини або людини орієнтовний рефлекс, який гальмує умовну реакцію.
Розрізняють декілька видів гальмування в корі головного мозку:
а) зовнішнє (безумовне) і запорогове гальмування, яке є різновидністю зовнішнього гальмування;
б) внутрішнє (умовне) гальмування, яке поділяється на диференційоване, запізнювальне, умовне гальмо і згасаюче гальмування.
Мета роботи.В дослідах, проведених на собаках, простежити за різними видами гальмувань умовно-рефлекторної діяльності кори головного мозку.
Матеріали і обладнання.Тварина із штучним рухово-харчовим умовним рефлексом (біг до годівниці на звучання ручного дзвінка), корм, годівниця, електричний і ручний дзвінки.
Хід роботи
1. Зовнішнє (безумовне) гальмування
У звичайних умовах діють умовним подразником (ручний дзвінок) і переконуються в наявності у тварини стійкої рухової умовно-рефлекторної реакції (біг до годівниці).
Потім у разі повторення досліду, поряд з подачею умовного рефлекторного сигналу, діють сильним зовнішнім подразником (стук у двері або шум стільців за швидкого вставання студентів). Спостерігають за реакцією тварини.
2. Внутрішнє (умовне) гальмування
Диференційоване гальмування
У тварин перевіряють наявність умовного рефлексу – біг до годівниці на звучання ручного дзвінка. Переконавшись у наявності цього рефлексу, вмикають другий подразник – електричний дзвінок і враховують зворотну реакцію. Досліди проводять з інтервалом 2–3 хв, почергово застосовуючи то один, то другий умовний подразник. При цьому ручний дзвінок підкріплюють безумовним подразником – дачею корму, а електричний дзвінок не підкріплюють.
Згасаюче гальмування
У тварини перевіряють наявність умовного рефлексу – біг до годівниці на звучання ручного дзвінка. Потім застосовують той же умовний подразник – ручний дзвінок з інтервалом 2–3 хв, не підкріплюючи його харчовим подразником. Досліди повторюють до того часу, поки тварина перестане бігати до годівниці. Замальовують схеми рефлекторних дуг зовнішнього і внутрішнього гальмувань умовних рефлексів. Роблять висновки.
Контрольні питання
1. Що таке зовнішнє (безумовне) і внутрішнє (умовне) гальмування умовних рефлексів?
2. Види і приклади внутрішнього гальмування.
3. Фізіологія сну. Види сну.
4. Гіпнотичні фази сну.
5. ФІЗІОЛОГІЯ АНАЛІЗАТОРІВ
Аналізатор – це спеціалізована система, яка проводить аналіз подразників, діючих із внутрішнього і зовнішнього середовищ, і з допомогою якої тварина отримує інформацію про навколишній світ.
Кожен аналізатор складається з трьох відділів – рецепторного або периферійного, провідникового і кіркового або центрального. Кірковий відділ є вищим відділом аналізатора, саме тут відбувається найточніший аналіз зовнішніх і внутрішних подразників, що дозволяє тварині знаходитись в тісному зв'язку з навколишнім середовищем і певним чином реагувати на всі його зміни.
Вивчення функції аналізаторів проводять за різними методами, серед яких найширше застосування отримав метод умовних рефлексів.
РОБОТА 5.1. ВИВЧЕННЯ ЗОРОВОГО АНАЛІЗАТОРА
Аналізатор зору забезпечує сприйняття і аналіз світлових подразників, а також форм, величин і просторових розташувань навколишніх предметів.
Зоровий аналізатор дає більше 90% інформації про навколишнє середовище. Завдяки прогресуючому розвитку в процесі еволюції саме зорових механізмів, у мозку хижаків і приматів відбувались різкі зміни, які призвели до його значної досконалості.
Зорове сприйняття – складний багатоланцюговий процес, який починається зі збудження фоторецепторів і закінчується прийняттям рішення кірковим відділом аналізатора про наявність у полі зору того чи іншого зорового образу.
Перш, ніж світловий промінь досягне фоторецепторів, він декілька разів заломлюється в оптичних середовищах очного яблука: рогівці, волозі передньої і задньої камер ока, кришталику і склоподібному тілі.
Мета роботи.
1. Встановити наявність взаємозв'язків між інтенсивністю освітлення ока і діаметром зіниці.
2. Встановити наявністъ сліпої плями на сітківці.
3. Вивчити оптичні властивості ока на його моделі.
4. Навчитись проводити офтальмоскопію у сільськогосподарських і лабораторних тварин.
Матеріали і обладнання:таблиця Маріотта, лінза, свічка, екран, офтальмоскоп,
0,5%-ний розчин атропіну, тварини (теля, вівця, собака, кріль), станки для фіксації тварини.
Хід роботи
Реакція зіниці на світло
Дослід на людині. Досліджуваного студента ставлять обличчям до денного світла. Дослідник відзначає діаметр його зіниць: 1) до початку досліду; 2) в той час, коли одне око закрите; 3) після відкриття закритого ока; 4) після 30-секундного закриття обох очей.
Визначення сліпої плями на сітківці
Дослід Маріотта. Для проведення досліду малюнок Маріотта з колом і хрестиком на чорному папері відсовують від очей на відстань витягнутої руки. Студент закриває ліве око, а правим дивиться на коло, розташоване з лівого боку малюнка. Малюнок повільно пересувають до тих пір, поки зникне хрестик.
Види рефракції ока
Оптичні властивості ока вивчають на його моделі в затемненій кімнаті. Сітківкою слугує екран, заломлювальні середовища ока замінює двовипукла лінза, а свічка є одночасно джерелом світла та предметом, зображення якого отримують на екрані.
Змінюючи відстань між екраном і лінзою, а потім між лінзою і предметом, отримують образ предмета, характерний для нормального, близькозорого і далекозорого ока.
Дослідження дна ока у тварин (офтальмоскопія)
Дослід проводять у затемненій кімнаті. Перед дослідженням тварині закапують в око 1–2 краплини 0,5 %-ного розчину атропіну для усунення акомодації. Джерело світла розташовують позаду голови тварини. Промінь світла ловлять офтальмоскопом і направляють на зіницю досліджуваного ока для освітлення дна. Через отвір в офтальмоскопі розглядають колір дна ока, кровоносні судини, які розташовані в ньому, сосочок зорового нерва.
Рефлекси під час подразнення рогівки
Волоском або пір’їнкою дотикаємось до рогівки ока піддослідної тварини. У відповідь на подразнення рогівки спостерігається рефлекторне закривання повік, рух голови. Тривале подразнення викликає сльозотечу.
Контрольні питання
1. Аналізатори та їх основні властивості.
2. Будова зорового аналізатора.
3. Як здійснюється адаптація ока до освітлення різної сили?
4. Що таке акомодація ока, її механізми?
5. Що таке рефракція ока?
6. Функції паличкоподібних і колбочкоподібних клітин сітківки.
7. Як регулюється діаметр зіниці ока?
РОБОТА 5.2. ВИВЧЕННЯ СЛУХОВОГО АНАЛІЗАТОРА
Слуховий аналізатор, як і зоровий, належить до дистантних аналізаторів. Важливу роль у людини відіграє слух в зв’язку з розвитком мови.
Адекватним подразником для органа слуху є звукова хвиля. Звукові коливання досягають слухових рецепторів, які розташовані в завитку внутрішнього вуха. Перш, ніж звукова хвиля досягне рецепторних клітин кортієвого органа, вона проходить через систему утворень: зовнішній слуховий прохід, барабанну перетинку, слухові кісточки, рідину лабіринту і основну перетинку завитка.
Механізм передачі звукових коливань до рецепторних клітин кортієвого органа відбувається за принципом резонансу, що стало основою для створення відповідної теорії слуху.
Вивчення функції деяких відділів аналізатора слуху можливе під час проведення окремих дослідів.
Мета роботи:
1) встановити наявність проведення звукових хвиль не тільки через повітряне середовище, а й через кістки черепа;
2) проаналізувати таку загальну властивість аналізаторів, як адаптація;
3) встановити наявність моноурального і біноурального визначень локалізації джерела звуку.
Матеріали і обладнання: камертони, молоточок, вата, пов’язка для очей.
Хід роботи
Визначення локалізації джерела звуку
Людина сідає на стілець спиною до дослідника. Їй накладають пов’язку на очі. Камертон, який звучить, розташовуть позаду досліджуваного, і від середньої лінії поступово переміщають у горизонтальному та вертикальному напрямках. Визначають, на якій відстані він встановлює зміни в локалізації джерела звуку.
Потім в одне вухо закладають ватний тампон і повторюють дослід. Відзначають погіршення у визначенні місцезнаходження джерела звуку в зв’язку з тим, що моноуральний слух значно гірший від біноурального.
Визначення повітряної і кісткової провідності звуку
Резонатор камертона, який звучить, прикладають до тімені і тримають до зникнення відчуття сприйняття звуку. Потім підносять камертон до вуха досліджуваного. Звук знову сприймається. Відзначають, що кісткова провідність звуку гірша, ніж повітряна.
Слухова адаптація
Камертон, який звучить, підносять до вуха і тримають до тих пір, поки звук зникне. Потім віддаляють камертон на 1–2 с і знову підносять до вуха. Звук знову чути.
Демонстрація явища резонансу
Два однакових камертони ставлять на відстані 0,5 м один від одного. Вдаряють молоточком по одному з камертонів. Звучання цього камертона спричинює звучання іншого камертона. Потім на місце першого камертона ставлять новий камертон з іншим періодом коливання і відзначають відсутність резонансу.
Контрольні питання
1. Будова зовнішнього і середнього вуха.
2. Будова внутрішнього вуха.
3. Що таке кортіїв орган? Його будова.
4. Який ще аналізатор, крім аналізатора слуху, розташований у внутрішньому вусі?
5. Чим обумовлене явище резонансу?
6. Теорії слуху.
РОБОТА 5.3. ВИВЧЕННЯ АНАЛІЗАТОРА ШКІРИ
Аналізатор шкіри, як і інші аналізатори, відіграє важливу роль у житті тварини, тому що завдяки йому вона сприймає подразники навколишнього світу. В шкірі розташовані рецептори, які сприймають слабкі подразнення (дотик), більш сильні подразнення (тиск), температурні подразнення (холод і тепло), больові подразнення. Найбільше в шкірі рецепторів тиску і болю, менше температурних. Больові подразнення сприймаються рецепторами, які розташовані не тільки в шкірі, а й у інших ділянках організму – в м’язах, суглобах, кістках, кровоносних судинах, очеревині, плеврі та ін. Деякі органи (печінка, нирки, слизова оболонка шлунка і кишечнику, легені) не мають больових рецепторів.
Мозковий відділ аналізатора шкіри отримує імпульси від рецепторів шкіри по аферентних шляхах, які проходять через зорові горби.
Мета роботи
1) визначити просторові пороги тактильної чутливості різних ділянок шкіри;
2) встановити наявність адаптації у тактильних рецепторів до тривалої дії подразника.
Матеріали і обладнання.Циркуль або естезіометр, тепло і холод, горошинки або намисто, мідні монети, секундомір.
Хід роботи
Визначення просторових порогів тактильної чутливості у людини
Досліджуваного садять на стілець і зав’язують пов’язкою очі. Розсувають на декілька міліметрів ніжки естезіометра і прикладають до різних ділянок шкіри: до кінчика пальця, до внутрішньої і зовнішньої поверхні долоні, передпліччя, плеча, шиї і спини.
Відзначають, на якій відстані відчувається дотик двох ніжок естезіометра як однієї. Отримані дані оформляють у вигляді таблиці.
Дослід Арістотеля
Вказівним і середнім пальцями перекочують горошину. Потім пальці перехрещують і повторюють дослід. Порівнюють відчуття, отримані в обох випадках.
Послідовні температурні образи
До лоба досліджуваного прикладають нагріту мідну монету і залишають її на 30 с. Потім монету знімають, а отримані відчуття аналізують. Відзначають скільки часу (в секундах) вони тривають. Такий же дослід повторюють з холодною монетою.
Контрольні питання
1. Які рецептори розташовані в шкіряному покриві?
2. Чому поріг тактильної чутливості неоднаковий на різних ділянках шкіри? Від чого це залежить?
3. Особливості розташування холодових і теплових рецепторів.
4. Якими властивостями нервових центрів зумовлені послідовні температурні образи?
6. ФІЗІОЛОГІЯ ТРАВЛЕННЯ. ТРАВНИЙ КАНАЛ ТА ЙОГО
ОСНОВНІ ФУНКЦІЇ
Основною умовою життєдіяльності організму є обмін речовин, який постійно відбувається на різних рівнях – як всередині клітин, так і між ними, в органах, системах, а також між організмом та зовнішнім середовищем.
Основні компоненти корму – білки, жири, вуглеводи – це високомолекулярні сполуки, які не можуть проникнути через канали клітинних мембран. Вони попередньо повинні бути перероблені до більш простих молекул.
Травлення – це фізіологічний процес, який полягає в перетворенні поживних речовин корму зі складних хімічних сполук у більш прості, доступні для засвоєння організмом.
Процес травлення проходить у травному каналі, який умовно ділять на три відділи: передній, середній та задній. До переднього відділу належить ротова порожнина, глотка і стравохід; до середнього – шлунок і відділ тонких кишок; до заднього – відділ товстих кишок. Травний канал включає також залози (слинні, підшлункову та печінку), секрети яких виливаються в порожнину травного каналу. Передній відділ травного каналу необхідний для захоплення, пережовування, змочування та ковтания корму, середній є місцем основної хімічної обробки корму та всмоктування продуктів гідролізу, а в задньому відділі проходить обробка перетравлених залишків корму, всмоктування води та формування фекалій.
Стінка травного каналу від стравоходу до прямої кишки покрита чотирма шарами: слизовою оболонкою, шаром гладких м’язів, підслизовою та серозною оболонками. Компоненти травних соків синтезуються секреторними клітинами залоз, розташованими в слизовій оболонці ротової порожнини, стравоходу, шлунка, кишечнику, а також клітинами травних залоз.
Загальні принципи травлення однакові для всіх видів домашніх тварин, але структура і форма відділів їх травного каналу мають значні відмінності, що обумовлено характером живлення.
Поряд з функцією розщеплення корму, його зберігання, абсорбції поживних речовин, переміщення і викидання неперетравлених залишків, травний канал виконує обмінну, синтетичну (за участю мікроорганізмів) та інкреторну функції. Спеціальні ендокринні клітини слизової оболонки тонкого кишечнику інкретують біологічно активні поліпептиди, які регулюють виділення харчотравних секретів.
Основні типи травлення
Розрізняють три основні типи травлення: внутрішньоклітинне, порожнинне та мембранне. У малоорганізованих представників тваринного світу, наприклад, простіших, відбувається клітинне травлення шляхом піноцитозу та фагоцитозу.
Клітинне травленняполягає в тому, що в клітині є спеціальні ділянки, з яких формуються піноцитозні міхурці, або так звані фагоцитозні вакуолі. За допомогою цих утворень одноклітинні організми захоплюють харчовий матеріал і перетравлюють його своїми ферментами.
Порожнинне травленняхарактерне для вищих тварин. Воно проходить у системі органів, яка називається травним каналом.
Мембранне травлення– це ферментативне розщеплення корму в слизовій оболонці тонкого кишечнику, яке проходить за контакту ворсинок слизової оболонки із субстратом, який розщеплюється.
Суть процесу травлення
Механічні процеси – це процеси, які призводять до зміни структури і фізичних властивостей корму – щільності, консистенції, розмірів частинок і т. д. Це відбувається в результаті пережовування, скорочення м’язів шлунково-кишкового каналу, впливу рідкої частини травних соків.
Фізико-хімічні процеси – це процеси, які сприяють набуханню частинок корму, збільшенню їх поверхневого натягу, активізації ферментів, підвищенню розчинності солей.
Біологічні процеси – це процеси послідовного ферментативного гідролізу харчових полімерів спочатку до проміжних продуктів, а потім до мономерів, за поступового проходження корму по відділах шлунково-кишкового каналу.
Ферментативна система травного каналу містить в собі: а) ферменти травних секретів, що виділяються внутрішньостінними або застінними травними залозами; б) ферменти, що утворюються мікроорганізмами травного каналу; в) ферменти, які є в рослинних кормах.
У травленні білків беруть участь протеази, вуглеводів – карбоангідрази; нуклеїнових кислот – нуклеази; жирів – ліпази.
Встановлено тісну залежність секрету і активності ферментів від характеру травлення тварин. Так, у м’ясоїдних та хижих переважають протеази, у травоїдних – карбоангідрази. Спектр ферментів змінюється з віком тварин, що обумовлено зміною умов травлення.
Мікробіальна переробка корму здійснюється бактеріями і простішими, які населяють різні відділи шлунково-кишкового каналу.
Особливо інтенсивно ці процеси протікають в передшлунках у жуйних тварин, у менш інтенсивній формі вони проходять в сліпій та ободовій кишках у коней, кролів та ін.
Травлення за участю мікроорганізмів називається симбіонтним. При цьому мікроорганізми за допомогою ферментів розщеплюють та утилізують поглинуті хазяїном харчові речовини, а сам хазяїн використовує продукти життєдіяльності мікроорганізмів, а також вторинну їжу, до складу якої входять симбіонти. Це явище спостерігається в основному у жуйних тварин.
РОБОТА 6.1. ВИДІЛЕННЯ СЛИНИ НА ХАРЧОВІ Й НЕЇСТІВНІ РЕЧОВИНИ
Секрет слинних залоз – слина змочує корм, а муцин, що входить до її складу, робить його слизьким – це полегшує ковтання корму. В слині деяких тварин (свині) є амілолітичні ферменти – амілаза та мальтаза. На неїстівні речовини, які потрапляють в ротову порожнину, виділяється слина, збіднена ферментами. Така слина називається відмивною.
У діяльності слинних залоз відзначається зміна рефлекторної реакції та здатність травного каналу пристосовуватись до різних видів кормів.
Мета роботи. Спостереження за секреторною діяльністю слинних залоз: 1) коли працює слинна залоза? 2) який механізм її регуляції та довжина латентного періоду слиновиділення? 3) які речовини зумовлюють виділення секрету слинних залоз? 4) як змінюється функція слинних залоз залежно від фізичних та хімічних властивостей подразника?
Матеріали і обладнання. Ножиці, вата, спирт, ефір, мендєлєєвська замазка, спиртівка, штатив із пробірками, металева лійка, градуйована пробірка; корми: хліб, сухарі, сухарний та м'ясний порошки, м’ясо, молоко; неїстівні речовини: пісок та 0,3%-ний розчин соляної кислоти; секундомір, гумова груша, вода, віскозиметр.
Хід роботи
Дослід проводять на собаці з хронічною фістулою підщелепної залози за Павловим-Глинським (1895). Операція полягає в тому, що відпрепарована протока підщелепної слинної залози виводиться в міжщелепний простір і підшивається до країв шкіряної рани.
Підготовка до досліду. Фістульну собаку, яку витримували на голодній дієті 16–18 годин, ставлять у станок. Ефіром висушують шкіру біля слинної протоки. Нагрітою мендєлєєвською замазкою приклеюють лійку до шкіряного покриву в ділянці слинної протоки. До лійки прикріплюють градуйовану пробірку для збирання та вимірювання кількості слини.
Спостереження за натуральним умовним рефлексом слиновиділенняСобаці показують корм (хліб, м’ясо) і фіксують час появи першої краплі слини.
Рефлекторне виділення слини на харчові та неїстівні речовини. Собаці дають послідовно різні корми (див. протокол досліду), вимірюючи їх кількість за величиною сухої речовини. Кожний вид корму згодовують протягом однакового часу – однієї хвилини. В кожному випадку слину збирають протягом 1,5 хв, починаючи з моменту дачі подразника. Між окремими фрагментами досліду роблять перерву в 2–3 хв. Неїстівні речовини засипають в ротову порожнину.
Виділену на дію кожного з подразників слину виливають у пронумеровані пробірки, визначаючи її кількість та записують в протокол досліду. Отримані результати аналізують і роблять відповідні висновки.
Протокол досліду
| Найменування подразника | Кількість подразника, г | Час дії под-разника, хв | Час збирання слини, хв | Кільк виділ. слини, мл | В’язкість слини |
| Сухарі | 10,0 | 1,5 | |||
| Сухарний порошок | 10,0 | 1,5 | |||
| Свіжий хліб | 20,0 | 1,5 | |||
| М’ясо сире | 40,0 | 1,5 | |||
| М’ясний порошок | 10,0 | 1,5 | |||
| Молоко | 200,0 | 1,5 | |||
| Пісок | 10,0 | 1,5 | |||
| Розчин соляної кислоти | 50,0 | 1,5 |
Визначення в’язкості слини
Нижній кінець капіляра віскозиметра закривають, а через верхню лієчку наливають
1 мл дистильованої води. Відкривають нижній кінець і відмічають, за скільки секунд вода пройде через капіляр. Таким же чином визначають швидкістъ проходження через капіляр
1 мл слини з кожної проби.
Визначають коефіцієнт відносної в’язкості, розділивши час проходження слини через капіляр на час проходження води через той же капіляр.
Контрольні питання
1. Які є методи вивчення слиновиділення?
2. Що таке латентний період слиновиділення?
3. Як визначити умовний та безумовний рефлекси слиновиділення?
4. Рефлекторна дуга безумовного та умовного рефлексів слиновиділення?
5. Яка кількість слини виділяється на різні подразники і чим це можна пояснити?