Технологическая карта урока «дыхательные рефлексы»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА «ДЫХАТЕЛЬНЫЕ РЕФЛЕКСЫ»

Автор: Гладкова Лариса Альбертовна, учитель биологии МБОУ «Козловская СОШ№3»

Класс: 8

Тип урока: комбинированный

Образовательные ресурсы:

информационные:

https://www.youtube.com/watch?v=rIaJAR85gmE;

https://yandex.ru/video/preview/?text=учебное+видео+вдох+и+выдох&path=wizard&parent-reqid=1638716572176101-18086190539170499563-sas2-0777-sas-l7-balancer-8080-BAL-852&wiz_type=vital&filmId=17825990322309863996&url=http%3A%2F%2Ffrontend.vh.yandex.ru%2Fplayer%2FvPN3ovMKigVg

Учебная лаборатория по нейротехнологиям. Методическое пособие. Естественнонаучное направление/Бережной Даниил Сергеевич. - М.: Битроникс, 2021.

для практического выполнения заданий:

микроскоп цифровой лаборатории по биологии и программа для демонстрации опыта Releon Camera; лист растения со стаканом воды (для опыта на дыхание растений), датчик дыхания и датчик пульса, центральный модуль, ноутбуки с установленной программой для цифровой лаборатории по нейротехнологиям BitronicsLab; манекен человека; для химического опыта: известковая вода, лабораторный стакан (пробирка), стеклянная трубка; проектор; раздаточные материалы: тексты («Рефлексы Геринга-Брейера», «Рефлекторные влияния на активность нейронов дыхательного центра», «Защитные рефлексы», «Рефлексы: проприорецептивный, Гейманса, пульмоторакальный») и задания к текстам; тексты: «Механизм вдоха» и «Механизм выдоха» и задания на последовательность; таблица "Дыхательные движения" с прикрепляемыми табличками для ее заполнения;

Формы работы: парная, индивидуальная и групповая.

Методы обучения: проблемно-поисковый; практические работы с цифровыми лабораториями по биологии и нейротехнологиям, самонаблюдения, химический опыт; индуктивный - наблюдение с последующим анализом и формулировкой выводов.

Планируемые образовательные результаты:

Научатся:

Характеризовать механизмы дыхательных рефлексов, дыхательных движений и объяснять их значимость.

Применять методы биологических наук при наблюдении за собственным организмом при вдохе и выдохе.

Ставить несложные биологические и химические эксперименты, и объяснять их результаты.

Проводить эксперименты с оборудованием цифровой лаборатории и объяснять полученные результаты.

Использовать составляющие исследовательской деятельности для сравнения дыхательных движений, в основе которых лежат дыхательные рефлексы.

Оценивать полученную информацию о работе дыхательной системы человека.

Получат возможность научится:

Использовать на практике приемы определения признаков жизни у человека в чрезвычайных ситуациях.

Использовать на практике проведение наблюдений за состоянием собственного организма.

Находить в учебной и научно-популярной литературе информацию о дыхательных рефлексах и движениях человека и выполнять, оформлять задания определенного типа.

Использовать медицинские инструменты по назначению.

Использовать оборудования цифровых лабораторий по биологии и нейротехнологиям для реализации индивидуальных проектов.

Приложение 1.

Рефлекторные влияния на активность нейронов дыхательного центра

На активность нейронов дыхательного центра выраженное влияние оказывают рефлекторные воздействия. Различают постоянные и непостоянные (эпизодические) рефлекторные влияния на дыхательный центр.

Постоянные рефлекторные влияния возникают в результате раздражения рецепторов альвеол (рефлекс Геринга-Брейера), корня легкого и плевры (пульмоторакальный рефлекс), хеморецепторов дуги аорты и каротидных синусов (рефлекс Гейманса), механорецепторов указанных сосудистых областей, проприорецепторов дыхательных мышц (проприоцептивный рефлекс).

Наиболее важным рефлексом этой группы является рефлекс Геринга - Брейера. Данный рефлекс относится к механизмам саморегуляции дыхательного процесса, обеспечивая смену актов вдоха и выдоха.

Пульмоторакальный рефлекс возникает при возбуждении рецепторов, заложенных в легочной ткани и плевре. Проявляется этот рефлекс при растяжении легких и плевры.

Рефлекс Гейманса - возникает от хеморецепторов сердечнососудистой системы на концентрацию СО₂ и О₂.

К дыхательному центру постоянно идут нервные импульсы от проприорецепторов дыхательных мышц. Во время вдоха происходит возбуждение проприорецепторов дыхательных мышц и нервные импульсы от них поступают к инспираторным нейронам дыхательного центра. Под влиянием нервных импульсов активность инспираторных нейронов тормозится, что способствует наступлению выдоха.

Непостоянные рефлекторные влияния на активность дыхательных нейронов связаны с возбуждением разнообразных по своим функциям экстеро- и интерорецепторов.

К непостоянным рефлекторным воздействиям, оказывающим влияние на активность дыхательного центра, относятся рефлексы, возникающие при раздражении рецепторов слизистой оболочки верхних дыхательных путей, носа, носоглотки, температурных и болевых рецепторов кожи, проприорецепторов скелетных мышц, интерорецепторов. Так, например, при внезапном вдыхании паров аммиака, хлора, сернистого ангидрида, табачного дыма и некоторых других веществ происходит раздражение рецепторов слизистой оболочки носа, глотки, гортани, что приводит к рефлекторному спазму голосовой щели, а иногда даже мускулатуры бронхов и рефлекторной задержке дыхания.

Вопросы:

1. Какие виды рефлекторных влияний описаны в тексте?

2. Какие виды рефлексов относят к постоянным рефлекторным влияниям?

3. Что лежит в основе возникновения выбранных вами рефлексов?

Рефлексы Геринга-Брейера

Наиболее важным дыхательным рефлексом в группе постоянных рефлекторных влияний является рефлекс Геринга - Брейера. В альвеолах легких заложены механорецепторы растяжения и спадения, являющиеся чувствительными нервными окончаниями блуждающего нерва. Рецепторы растяжения возбуждаются при обычном и максимальном вдохе, т. е. любое увеличение объема легочных альвеол возбуждает эти рецепторы. Рецепторы спадения становятся активными только в условиях патологии (при максимальном спадении альвеол).

Инфляционный рефлекс (растяжения) Геринга–Брейера, названный в честь Йозефа Брейера и Эвальда Геринга, это рефлекс, срабатывающий для предотвращения чрезмерного раздувания легких. Рецепторы растяжения легких, присутствующие на стенке бронхов и бронхиол дыхательных путей, реагируют на чрезмерное растяжение легких во время больших вдохов. После активации они посылают потенциалы действия через большие миелинизированные волокна блуждающего нерва в область вдоха в продолговатом мозге и апнеустический центр (центр остановки дыхательных движений). В ответ на это область вдоха ингибируется напрямую, и апноэ-центр блокируется от активации области вдоха. Это препятствует вдоху, позволяя произойти выдоху.

Проще говоря, рефлекс Геринга-Брейера – это то, что удерживает легкие от чрезмерного наполнения вдыхаемым воздухом. Нейронная цепь, управляющая инфляционным рефлексом Геринга–Брейера, включает в себя несколько областей центральной нервной системы, а также сенсорные и моторные компоненты блуждающего нерва.

Рефлекс дефляции (спадения) Геринга–Брейера служит для сокращения выдоха, когда легкое опущено. Он инициируется либо стимуляцией рецепторов растяжения, либо стимуляцией проприоцепторов, обеспечивающий активизацию дефляцией легких. Подобно рефлексу надувания, импульсы от этих рецепторов проходят афферентно через блуждающий нерв. В отличие от рефлекса инфляции, афференты заканчиваются на инспираторных центрах, а не на апнеустическом центре понтифика.

Таким образом, саморегуляция дыхания осуществляется на основе взаимодействия нервного и гуморального механизмов регуляции активности нейронов дыхательного центра. Рефлекс Геринга-Брейера – это процесс контролирующий глубину и частоту дыхания. Он обеспечивает своевременную смену актов вдоха и выдоха.

Составьте согласованное предложение из собранных пропущенных слов, взятых из текста (если необходимо, измените окончания слов):

1. Наиболее важным рефлексом в группе постоянных рефлекторных влияний является ……………..

2. Саморегуляция дыхания осуществляется на основе взаимодействия нервного и гуморального ………... регуляции активности нейронов дыхательного центра

3. ……… дыхания осуществляется на основе взаимодействия нервного и гуморального механизмов регуляции

4. Наиболее важным ……. рефлексом в группе постоянных рефлекторных влияний является рефлекс Геринга - Брейера

5. Рефлекс Геринга-Брейера – это ………….. контролирующий глубину и частоту дыхания.

6. Он инициируется либо стимуляцией рецепторов растяжения, либо стимуляцией проприоцепторов, …………активизацию дефляцией легких.

7. Он обеспечивает своевременную ……… ……. вдоха и выдоха.

8. апноэ-центр блокируется от активации области …………..

9. Инфляционный рефлекс Геринга–Брейера, названный в честь Йозефа Брейера ……. Эвальда Геринга

10. Рефлекс дефляции Геринга–Брейера служит для сокращения ……..

Защитные рефлексы

При раздражении эпителия дыхательных путей накопившейся пылью, слизью, а также попавшими химическими раздражителями и инородными телами наблюдаются чиханье и кашель.

Чиханье возникает при раздражении рецепторов слизистой оболочки носа, а кашель - при возбуждении рецепторов гортани, трахеи, бронхов.

Кашель и чиханье начинаются с глубокого вдоха, который возникает рефлекторно. Затем происходит спазм голосовой щели и одновременно активный выдох. Вследствие этого давление в альвеолах и воздухоносных путях значительно возрастает. Следующее за этим раскрытие голосовой щели приводит к выбросу воздуха из легких толчком в дыхательные пути и наружу через нос (при чиханье) или через рот (при кашле). Пыль, слизь, инородные тела увлекаются этой струей воздуха и выбрасываются из легких и дыхательных путей.

Кашель и чиханье в условиях нормы относят к категории защитных рефлексов. Эти рефлексы называют защитными потому, что они препятствуют попаданию вредных веществ в дыхательные пути или же способствуют их удалению.

Раздражение температурных рецепторов кожи, в частности Холодовых, приводит к рефлекторной задержке дыхания. Возбуждение болевых рецепторов кожи, как правило, сопровождается учащением дыхательных движений.

Возбуждение проприорецепторов скелетных мышц обусловливает стимуляцию акта дыхания. Повышенная активность дыхательного центра в этом случае является важным приспособительным механизмом, обеспечивающим увеличенные потребности организма в кислороде при мышечной работе.

Раздражение интерорецепторов, например, механорецепторов желудка при его растяжении, приводит к торможению не только сердечной деятельности, но и дыхательных движений.

При возбуждении механорецепторов сосудистых рефлексогенных зон (дуга аорты, каротидные синусы) в результате изменения величины артериального давления наблюдаются сдвиги в активности дыхательного центра. Так, повышение артериального давления сопровождается рефлекторной задержкой дыхания, понижение приводит к стимуляции дыхательных движений.

Таким образом, нейроны дыхательного центра чрезвычайно чувствительны к воздействиям, обусловливающим возбуждение экстеро-, проприо- и интерорецепторов, что приводит к изменению глубины и ритма дыхательных движений в соответствии с условиями жизнедеятельности организма.

Вопросы:

1. К какой группе рефлексов относят кашель и чихание?

2. Когда возникает кашель?

3. Когда возникает чихание?

4. К чему приводит чрезмерная чувствительность дыхательного центра относительно экстеро-, проприо- и интерорецепторов?

«Рефлексы: проприорецептивный, Гейманса, пульмоторакальный»

Пульмоторакальный рефлекс возникает при возбуждении рецепторов, заложенных в легочной ткани и плевре. Проявляется этот рефлекс при растяжении легких и плевры. Рефлекторная дуга замыкается на уровне шейных и грудных сегментов спинного мозга. Конечным эффектом рефлекса является изменение тонуса дыхательной мускулатуры, благодаря чему происходит увеличение или уменьшение среднего объема легких.

Рефлекс Гейманса - возникает от хеморецепторов сердечно-сосудистой системы на концентрацию СО₂ и О₂.

Рефлекторное влияние с проприорецепторов дыхательных мышц - при сокращении дыхательных мышц возникает поток импульсов от проприорецепторов к ЦНС. По принципу обратной связи изменяется активность инспираторных и экспираторных нейронов. При недостаточном сокращении инспираторных мышц возникает респираторно-облегчающий эффект и вдох усиливается.

Опыты Гейманса проверяют реакцию периферических хеморецепторов на гипоксию (пониженное содержание кислорода в организме или отдельных органах и тканях). Раздражителем хеморецепторов аортальной зоны напряжения кислорода в плазме крови, а не его содержание. Опыты Шика доказывают это: при снижении содержания Hb или при связывании его СО, в условиях, когда физически растворенный кислород остается в том же количестве, изменений дыхания не происходит. При небольшом понижении напряжения О₂ в крови (гипоксии) происходит рефлекторное учащение дыхания, а при небольшом рефлекторное углубление дыхательных движений.

Проприоцептивный рефлекс - это рефлексы с межреберных мышц. Эти рефлексы относятся к собственной регуляции, т.е. регуляции, осуществляющейся внутри самой дыхательной системы.

Дыхательные мышцы содержат мышечные веретена, рецепторы растяжения. В случае если вдох или выдох затруднен, возбуждаются веретена соответствующих мышц и в результате усиливаются их сокращения. Этот рефлекс приспосабливает силу сокращения дыхательных мышц к сопротивлению легких и грудной клетки. Если степень укорочения мышцы не достаточна, то происходит ее дальнейшее укорочение за счет усиления сокращения через гамму - активацию. Афферентные сигналы, изменяющие дыхание, могут начинаться и с других рецепторов, расположенных в других частях тела. Это могут быть болевые, температурные рецепторы, рецепторы суставов и мышц.

Возбуждение проприорецепторов скелетных мышц обусловливает стимуляцию акта дыхания. Повышенная активность дыхательного центра в этом случае является важным приспособительным механизмом, обеспечивающим увеличенные потребности организма в кислороде при мышечной работе.

Соотнесите:

Приложение 2.

Механизм вдоха

Первым делом при вдохе сокращаются наружные межреберные мышцы, в результате чего ребра приподнимаются. Следом сокращается и уплощается диафрагма. Она решительно давит на органы, расположенные в брюшной полости, толкая их вниз. Объемы грудной и плевральной полости растут. Давление в плевральной полости еще более понижается и падает ниже атмосферного. Давление в альвеолах легких также уменьшается при поднятии ребер и увеличении грудной клетки. Низкое давление в альвеолах и в плевральной полости — залог поступления воздуха в легкие. Грудная клетка поднята, человек вдыхает.

Задание: Выложить последовательность этапов вдоха: предлагаются эти же слова в вперемешку, а на доску выводится задание - найти 1 ошибку в последовательности

Механизм выдоха

Выдох происходит под действием тяжести опускающейся грудной клетки, воздух попросту выдавливается.    Сокращаются лишь внутренние межреберные мышцы, а наружные расслабляются. Диафрагма вновь становится выпуклой — она как бы вдается в грудную полость. Давление в легких в этот момент выше атмосферного, поэтому воздух и идет из легких наружу, из области высокого давления в область более низкого.

Задание: Выложить последовательность этапов выдоха: предлагаются эти же слова в вперемешку, а на доску выводится задание - найти 1 ошибку в последовательности.

Заполнить пропуски в таблице набором предлагаемых слов: легкие, диафрагма, межреберные мышцы, грудная клетка, ребра, поглощается, выделяется, вдох, выдох

Таблица заготавливается на доске