TP N°4-Tipos de contracción muscular

CATEDRA DE FISIOLOGIA Y FISICA BIOLOGICA GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE FISICA BIOLOGICA– TRABAJO PRACTICO N° 4 TIPOS DE CONTRACCION MUSCULAR. MUSCULO ESQUELETICO. ELECTROMIOGRAFIA

UNION NEUROMUSCULAR Y PROPIEDADES MECANICAS DEL MUSCULO ESQUELETICO Conocimientos necesarios: Definir unidad motora y placa motora. Tipos de contracción muscular (isométrica, isotónica, auxotónica) Relación longitud-tensión. Relación fuerza-velocidad. Definir electromiografía.

Objetivos: Observar la actividad eléctrica del músculo esquelético humano. Determinar la velocidad de conducción de un nervio. Estudiar la fisiología de la unión neuromuscular. Respu Respuest esta a contrá contrácti ctill y reclut reclutami amient ento: o: medir medir la magnit magnitud ud de la contra contracci cción ón muscular en respuesta a la estimulación nerviosa y observar el reclutamiento de unidades motoras a medida que aumenta la intensidad del estímulo. Sumación y tétanos: demostrar el efecto de reducir el intervalo de tiempo que media media entre entre dos estímu estímulos los suces sucesivo ivos s y observ observar ar una contra contracc cción ión tetáni tetánica ca durante un corto período. Fatiga muscular: evaluar la fuerza prensil de la mano y explorar alguna de las propiedades de la fatiga muscular bajo diferentes condiciones. Registrar el electromiograma de la contracción voluntaria y evocada del bíceps y tríceps.

Electromiografía La electromiografía (EMG) es una técnica complementaria de diagnóstico, que basándose en las manifestaciones eléctricas de la actividad muscular, es capaz de indicar la presencia de alteraciones propias del músculo y de su inervación El estudio se fundamenta en la variación de la actividad de la unidad motora. Su registro de obtiene generalmente en forma cruenta introduciendo una aguja en el músculo a explorar. La unidad motora se encuentra formada por la motoneurona del asta anterior de la médula espinal (motoneurona α) el axón que de ella emerge y las fibras muscul musculare ares s que ésta inerva inerva y que se distri distribuy buyen en en un área área extens extensa a del músculo, alternando con con otras fibras pertenecientes a otras unidades motoras. La activación de una unidad motora lleva a la contracción muscular previo desarrollo de un potencial de acción. La contracción de un músculo lleva a la aparición de los denominados potenciales de unidad motora, cuyas diferentes cara caract cter erís ísti tica cas s perm permit iten en la dife difere renc ncia iaci ción ón entre entre proc proces esos os anor anorma male les s de afectación neuropática o miopática.


PARTE PRACTICA Material necesario: - Computadora con sofware y parlantes - Powerlab410 - Cable BioAmp - 4 electrodos registradores - pulsera con conexión a tierra - crema para electrodos

A) Experimento: 1.- Prender el PowerLab y luego la computadora 2.- Conectar el cable Bioamp a la entrada BioAmp en el PowerLab 3.- Colocar la pulsera en la muñeca del voluntario y conectar el cable a la conexión tierra (earth) del cable del BioAmp. 4.- Marcar dos cruces separadas 2-5 cm a lo largo del bíceps del voluntario y otras 2 en el tríceps donde se colocarán los electrodos. Fijar los electrodos con crema en el lado cóncavo del mismo y sujetar con cinta adhesiva. 5.- Conectar los cables del bíceps a las entradas 1 (CH1) del cable BioAmp y los cables del tríceps a las entradas del canal 2 (CH2). a) Cambio voluntario de la fuerza contráctil Examinaremos EMGs del músculo en reposo y durante contracciones voluntarias de fuerza creciente. 1. El voluntario debe estar sentado en posición relajada, el codo sin apoyar y el antebrazo en ángulo de 90º con el brazo, con la palma de la mano hacia arriba. Contracción del bíceps: llevar la mano hacia el hombro mientras con la mano libre se impide este movimiento sosteniendo la muñeca. Contracción del tríceps: estirar el brazo mientras la mano libre se opone a este movimiento. 2. Establecer condiciones en el sofware: cargar el programa "Exp-7 Voluntary" con los parámetros del registrador. Aparecerá en el canal 3 la señal del bíceps, en el canal 4 la del tríceps y en los canales 1 y 2 sus respectivas integrales. 3. Observar en el canal 3 el efecto de la contracción del bíceps. Ajustar el rango del canal. Repetir con el canal 4 para la contracción del tríceps. Observar el aumento de frecuencia y amplitud de las deflecciones del EMG que reflejan el aumento del número y velocidad de disparo de las unidades motoras. 4. Registrar el efecto de soportar cargas: poner un libro u objeto de peso similar en la mano del voluntario. Registrar. Quitar el peso. Repetir la operación con dos libros. Observar. b) Actividad alternada y coactivación Contraer alternadamente bíceps y tríceps. Observar la actividad alterna y la coactivación de motoneuronas que se da en el músculo antagonista al que se contrae. c) Actividad evocada. Tiempo de latencia 1. Establecer nuevas condiciones en el sofware: cargar el programa "Exp-7-EMG Evoked" que ya tiene fijados los parámetros del registrador. Aparecen en el canal 3 la señal del abductor pollicis brevis de la palma de la mano. 2. Dejar los electrodos del estimulador conectados a la entrada 1 (CH1) del cable BioAmp. 3. Marcar dos puntos en la base del pulgar separados 3 cm. Fijar los electrodos con el negativo hacia la muñeca. Marcar el sitio de estimulación.


4. Elegir el menú "Setup/Isolated stimulator": estimulación continua, 2 Hz, con pulsos de 200 seg y una corriente de 0 a 20 mAmp. Poner la llave del estimulador en off. 5. Conectar la varilla con electrodos al estimulador (rojo con rojo) del PowerLab. Colocar la varilla sobre el nervio mediano (el punto rojo lejos de la mano). 6. Obtener y grabar los registros del EMG. El estímulo se dispara automáticamente al iniciar el registro y se puede medir el tiempo de latencia que es el tiempo entre el comienzo de cada registro y el comienzo de la respuesta. 

d) Velocidad de conducción de nervios periféricos 1. Abrir un nuevo documento con las mismas condiciones experimentales. Ahora colocar los electrodos por encima del codo. Estimular a 8 mAmp. Buscar la mejor posición del estimulador. Registrar y repetir aumentando hasta 20 mAmp la intensidad del estímulo. Marcar el lugar de estimulación. 2. Calcular la velocidad de conducción como: velocidad = distancia entre estímulos (mm)/diferencia entre los tiempos de latencia de los ejercicios c y d (mseg).

B) Observación de grabaciones de EMG Abrir el programa “Essentials of Human Physiology”. Abrir el item 11 Fisiología muscular (Muscle physiology), capítulo 6: Aspectos clínicos (clinical aspects), sección IV, electromiografía (electromyography), páginas 9 a 16. Observar los registros y escuchar los EMGs normales y de situaciones patológicas, obtenidos de pacientes: fasciculación, fibrilación, miotonía, miastenia gravis.

Unión neuromuscular La transmisión entre un nervio motor y las fibras musculares a las que inerva tiene lugar a nivel de la placa terminal o placa motora. Aquí los axones de los nervios liberan acetilcolina, neurotransmisor que propaga el impulso nervioso a la célula muscular. También se liberan factores tróficos o de control que mantienen la integridad estructural y funcional del miocito. La transmisión del estímulo en la unión neuromuscular ocurre en solo sentido. El potencial de acción que llega al botón terminal del axón provoca la liberación de vesículas de acetilcolina. Esta se une a receptores específicos (nicotínicos) ubicados en la membrana muscular provocando un cambio en su permeabilidad. La membrana se despolariza y se puede desencadenar un potencial de acción propagado. La acetilcolinesterasa, enzima que destruye la acetilcolina, interrumpe la despolarización provocada por la acetilcolina. Existen drogas capaces de modificar la transmisión del impulso a nivel de la unión neuromuscular y se pueden agrupar en tres categorías: 1.- las que actuando sobre el receptor de acetilcolina provocan una estimulación similar a la del impulso nervioso pero de mayor duración por no ser degradadas por la acetilcolinesterasa. Ej: nicotina 2.- las que bloqueando los receptores de acetilcolina impiden el paso del estímulo, provocando una parálisis. Ej: curare 3.- las que al inhibir a la acetilcolinesterasa provocan una estimulación prolongada. Ej: neostigmina. Electrofisiología de la unión neuromuscular (simulación) Abrir el programa Nmj.exe. Entrar el nombre del grupo y presionar OK. Ir a ayuda (help) y luego a “Preparation”. Observar el preparado. Elegir estimular (Stimulate) del Menú y luego elegir estimular el nervio (Nerve) o músculo (Muscle). Cuando se estimula el músculo, modificar la amplitud del estímulo hasta encontrar la menor intensidad con la que se obtiene un potencial de acción en la célula muscular. Ir a drogas (Drugs) y seleccionar las distintas drogas, borrando cada vez que se observan sus efectos (Clear all drugs). Observar los efectos de las distintas drogas sobre el


potencial de acción de la célula muscular por estimular el nervio o directamente el músculo. Comparar.

PROPIEDADES MECÁNICAS DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO Materiales necesarios: - sapo - equipo de cirugía (desmedulador, tijera, hilo) - soporte para músculo aislado - estimulador eléctrico - transductor conectado a la unidad PowerLab - solución ringer

A) Experimento: Desmedular el sapo, con una tijera hacer un ojal en la piel a la altura de la cintura y cortar circularmente la piel del animal. Envolver la parte cefálica con un lienzo y tirar con fuerza de la piel hacia las extremidades posteriores. Evitar que el músculo o nervio toquen la mesa o el mucus cutáneo que es tóxico. Con la ayuda de palillos aislar el nervio ciático y antes de cortarlo atarle un hilo lo más cerca posible del cocxis. Aislar el tendón inferior del gastrocnemio con un hilo y separarlo del talón con cuidado evitando lesionar el nervio. Ahora seccionar tibia, peroné y fémur a la mitad. Una vez aislado el músculo, fijar el fémur al soporte y el gastrocnemio a la palanca móvil. Nervio y músculo deben mantenerse húmedos con ringer durante todo el experimento. El transductor se ubica rozando la palanca. Uno de los electrodos se coloca sobre el músculo y otro sobre el nervio. Abrir el programa “Chart”, ir a “Setting” y abrir el archivo “músculo esquelético”. Iniciar el registro con Start. Si el peso que soporta el músculo es inferior a la fuerza que es capaz de desarrollar, el músculo se acorta al ser estimulado. Este acortamiento será captado por el transductor registrándose en la pantalla de la computadora. Ejercicios: Aplicar al músculo un estímulo de la menor intensidad posible ¿Se obtiene respuesta?

Aumentar gradualmente la intensidad del estímulo hasta obtener la menor respuesta muscular. Siga aumentando la intensidad del estímulo. ¿Qué sucede con la magnitud de la respuesta? Ahora con estímulos de intensidad máxima aplique dos estímulos sucesivos de tal manera que el segundo se produzca antes de que termine la primera contracción ¿Cómo es la respuesta contráctil al segundo estímulo? Utilizando estímulos máximos aumente gradualmente la frecuencia de estimulación ¿Qué se observa? ¿ A qué se denomina frecuencia crítica? Aplicando estímulos máximos aumente progresivamente la carga que soporta el músculo ¿Se modifica la respuesta contráctil? ¿Por qué? Definir las características de una contracción isométrica e isotónica.

B) Fuerza prensil y fatiga muscular El objetivo de este ejercicio es demostrar la declinación de la fuerza contráctil durante una contracción sostenida y examinar algunas propiedades de la fatiga muscular. La fatiga muscular es un fenómeno que depende de muchas variables y no se conoce la totalidad de los factores que la producen. Algunos de ellos incluyen la falla en la


propagación neuromuscular, depresión central, reducción del flujo sanguíneo como resultado de la compresión de los vasos, así como la declinación en el "sentido del esfuerzo". Ejercicio: a) Calibración del transductor de fuerza de acuerdo a la fuerza máxima que el voluntario es capaz de ejercer. 1. Conecte el transductor para medir fuerza prensil en el canal 1. 2. Abra el archivo "Fatiga muscular" según la secuencia: "File-Open-Settings-Fatiga muscular" 3. Pida colaboración a un voluntario el cual deberá colocarse el transductor en la palma de su mano y envolverlo con la misma. 4. Oprima "Start" y pídale al voluntario que mantenga su mano relajada durante unos segundos y luego ejerza sobre el transductor la máxima fuerza que le sea posible. Al cabo de 15 segundos oprima "stop" 5. Con el botón izquierdo del mouse "pinte" la zona en la que el voluntario ejerció fuerza. 6. Oprima OK para retornar a la pantalla original. Una vez allí mueva la escala vertical para asegurarse que aparezcan los valores 20,40,60,80 y 100% bien legibles.

b) Maniobras para el estudio de la fatiga muscular. 1. Permita que el voluntario observe la pantalla y pídale que ejerza una fuerza del 20% de la máxima y la mantenga durante 15 segundos. 2. Dejando intervalos de 30 segundos repita el procedimiento para contracciones de 40, 60, 80, y 100% de la fuerza máxima. Los resultados indican que es muy sencillo mantener fuerzas submáximas por largos períodos, pero sobreviene la fatiga cuando se intenta repetir el ejercicio a fuerza máxima. 3. Repita el ejercicio pidiéndole al voluntario que ejerza fuerza máxima sin observar la pantalla y trate de mantenerla. Luego de 8-10 segundos, cuando es obvia la declinación de la fuerza, trate de incentivar verbalmente al voluntario para que recupere la fuerza y observe los resultados. Espere unos 8-10 segundos y vuelva a incentivarlo verbalmente. Analice los resultados. La mayoría de las personas, aún cuando la fatiga muscular es evidente, son capaces de recuperar parte de la fuerza en respuesta a la motivación verbal. 4. Permita la recuperación total del voluntario y luego de oprimir el botón "start" pídale que ejerza fuerza máxima y la sostenga por 8-10 segundos. Permítale relajarse un instante (es ideal menos de un segundo) y pídale que repita el procedimiento. Repita este ejercicio 4 o 5 veces y oprima el botón "Stop" Observará que aún períodos muy cortos de relajación muscular como el practicado en el ejercicio anterior, son suficientes para que una persona se recupere y por ende renueve su capacidad de ejercer fuerza máxima. 5. Oprima el botón "start" y pídale al voluntario que ejerza el 40% de la fuerza máxima. Luego de 10 segundos pídale que cierre los ojos, apretar "enter" para que se marque le momento exacto en la pantalla y registre a lo largo de 15 segundos en los que el voluntario deberá tratar de mantener la misma fuerza. Luego de este tiempo, el voluntario deberá abrir los ojos y corregir la fuerza hasta obtener el 40% requerido. Finalmente oprima el botón "stop". La mayoría de las personas muestran una declinación de la fuerza que están ejerciendo cuando se les pide que cierren los ojos. Esto se conoce como pseudofatiga, ya que en sentido estricto no es una fatiga muscular real, dado que el individuo


puede recuperar la totalidad del 40% de la fuerza que debía ejercer inmediatamente después de abrir los ojos. Discuta las causas de la pseudo-fatiga.


Propiedades eléctricas del miocardio 1.- ¿Cuál es el origen del potencial de membrana en reposo? 2.- Indique el valor del potencial de membrana en reposo en las distintas zonas del miocardio (aurícula, ventrículo, nódulos). 3.- ¿Cuáles son las estructuras anatómicas relacionadas con la generación y conducción del impulso eléctrico cardíaco? 4.- ¿Cuál es la forma y características del potencial de acción en el miocardio ventricular? Explique la razón de las diferencias en los potenciales de acción en los nódulos sinusal, aurículo ventricular y tejido auricular. 5.- ¿Qué es automatismo? ¿Qué factores lo determinan y modifican? 6.- ¿Qué es conductibilidad? ¿Qué factores alteran la velocidad de conducción? 7.- ¿Qué es excitabilidad? ¿Qué factores modifican el umbral de excitación? 8.- Describa los períodos refractarios. 9.- Explique el mecanismo del acoplamiento éxcito-contráctil.

TP N°4-Tipos de contracción muscular

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