生理實(shí)驗(yàn)1分解

1、人體及動(dòng)物生理實(shí)驗(yàn),董守良、常民、馬明,生理學(xué)實(shí)驗(yàn)概論生理學(xué)常用儀器和設(shè)備動(dòng)物實(shí)驗(yàn)基本操作技術(shù)研究性實(shí)驗(yàn)的程序和基本要求,生理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的性質(zhì)、任務(wù)和目的 通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得知識(shí)的科學(xué)，屬于實(shí)驗(yàn)科學(xué)。生理醫(yī)學(xué)知識(shí)來(lái)源于科學(xué)實(shí)驗(yàn)，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)科學(xué)。17 世紀(jì)初，英國(guó)Harvey 首先在動(dòng)物身上用活體解剖和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法研究了血液循環(huán)，證明心臟是循環(huán)系統(tǒng)的中心，血液由心臟射入動(dòng)脈，再由靜脈回流入心，不斷循

2、環(huán)。1628 年，Harvey 的著作《心與血的運(yùn)動(dòng)》出版，是歷史上第一本基本實(shí)驗(yàn)證據(jù)的生理學(xué)著作，標(biāo)志著生理學(xué)成為一門獨(dú)立的學(xué)科。因此，科學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)立和發(fā)展了生理學(xué)理論，是研究生理學(xué)的基本方法。要真正學(xué)好生理學(xué)，必須同時(shí)重視理論課和實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)，兩者相輔相成，不可分割。,一、生理學(xué)實(shí)驗(yàn)概論,生理學(xué)實(shí)驗(yàn)及其方法 生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法一般根據(jù)動(dòng)物的組織器官是在整體條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，還是將其解剖取下置于人工環(huán)境條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可分為在體（in

3、 vivo）實(shí)驗(yàn)方法和離體（ex vivo）實(shí)驗(yàn)方法。也可分為急性動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和慢性動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。急性整體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)急性離體實(shí)驗(yàn)慢性動(dòng)物實(shí)驗(yàn),生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)要求實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要按程序正確操作、善于觀察、認(rèn)真記錄、勤于思考。通過(guò)思考去剖析實(shí)驗(yàn)中引發(fā)的現(xiàn)象，收到觀察與思考互為補(bǔ)充，相得益彰之效，不僅可深化認(rèn)識(shí)已知，也將有所發(fā)現(xiàn)、有所創(chuàng)新，從而激發(fā)求知欲和學(xué)習(xí)興趣。,實(shí)驗(yàn)報(bào)告的寫作格式,生理科研論文有其固定的、特有的書寫格式。一般由以下幾個(gè)項(xiàng)目

4、組成：論文題目、論文作者與單位、城市名和郵編、論文摘要（中文和英文）、關(guān)鍵詞（中文和英文）、正文、致謝及參考文獻(xiàn)。正文包括前言、材料與方法、結(jié)果、討論及結(jié)論。學(xué)生可查閱相關(guān)文章或醫(yī)學(xué)期刊去進(jìn)一步了解。本教程要求學(xué)生盡量按照科研論文的格式學(xué)習(xí)書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，通過(guò)這樣的訓(xùn)練，初步掌握科研論文的寫作要求。為了達(dá)到這樣的目的，本教程在具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目編寫格式上，有意參照科研論文的格式，希望通過(guò)這樣的編排，潛移默化地使學(xué)生掌握醫(yī)學(xué)科研論文的書寫格式和

5、要求。因此，一份完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括：①實(shí)驗(yàn)題目；②作者；③摘要；④引言；⑤材料和方法；⑥結(jié)果；⑦討論；⑧參考文獻(xiàn)。,二、生理學(xué)常用儀器和設(shè)備,刺激系統(tǒng),為了引起組織或細(xì)胞產(chǎn)生興奮，通常采用刺激的方法。在各種刺激中，電刺激不易損傷組織，能定時(shí)、定量并可重復(fù)使用。因此，它是生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常使用的刺激方法。電刺激時(shí)以下各重要的參數(shù)需要加以考慮：刺激電流的波形 大致有三種，即正弦波（sine wave）、方波（square wave）和

6、不對(duì)稱的波形（如感應(yīng)電波）。其中用的最多的是方波。刺激強(qiáng)度 可用電壓（電位差）或電流的強(qiáng)度來(lái)表示。刺激頻率 一般不大于1000 次/s。,電刺激器,刺激偽跡和刺激隔離器,生物體的各種體液的導(dǎo)電性是相當(dāng)好的。這使生物體成為一個(gè)容積導(dǎo)體。當(dāng)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物同時(shí)進(jìn)行刺激和記錄生物電時(shí)，刺激器輸出和放大器輸入具有公共接地線，使得一個(gè)部分刺激電流流入放大器的輸入端，使記錄設(shè)備記錄到一個(gè)刺激電流產(chǎn)生的波形，這不是要記錄的生物電，因此叫做刺激偽跡（

7、stimulus artifact）。因?yàn)樯镫娛呛芪⑷醯?，?dāng)刺激電極靠近記錄電極時(shí)，刺激偽跡往往是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)生物電。有時(shí)刺激偽跡能使記錄系統(tǒng)進(jìn)入不正常甚至完全阻塞的狀態(tài)。偽跡過(guò)后還有一段時(shí)間不能恢復(fù)正常，嚴(yán)重地干擾了生物電的記錄。,刺激電極,玻璃微電極,玻璃微電極 用單、雙、多管，用硬質(zhì)的毛細(xì)玻璃管拉制而成用于細(xì)胞內(nèi)記錄時(shí)，其尖端需小于0.5μm；用于細(xì)胞外記錄時(shí)，其尖端可為1～5 μm.。微電極內(nèi)常充灌3 mol/L KCl 溶液，從

8、電極的粗端插入銀-氯化銀電極絲。,換能系統(tǒng),換能器（Transducer),張力換能器壓力換能器其他類型的換能器,壓力換能器,信號(hào)調(diào)節(jié)放大系統(tǒng)——生物電放大器（bioelectric amplifier）,從生物體各器官引導(dǎo)出的生物電信號(hào)特性差異很大，一般在幾十微伏到幾十毫伏，且記錄環(huán)境中常常摻雜有同級(jí)或更大量級(jí)的干擾信號(hào)，要得到滿意結(jié)果必須借助于生物電放大器從中提取微弱的生物信號(hào)，再輸入示波器或記錄儀才能顯示、記錄。,顯示記錄系統(tǒng)

9、,生理記錄儀（electrophysiolograph）,三、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)基本操作技術(shù),常用手術(shù)器械及使用方法,手術(shù)刀片,手術(shù)刀柄,血管鉗,手術(shù)鑷,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及其選擇,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物是指根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，有目的、有計(jì)劃地進(jìn)行人工飼養(yǎng)、繁殖及科學(xué)培育而成的動(dòng)物，是用于科學(xué)研究、教學(xué)、生產(chǎn)、檢測(cè)等方面的實(shí)驗(yàn)對(duì)象。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物來(lái)源于野生，但具有表型一致、種系明確、遺傳背景清楚、對(duì)實(shí)驗(yàn)研究的反應(yīng)性基本一致等特征。隨機(jī)選用少量實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，就可取得精確的實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)

10、果，并具有重復(fù)性。,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物按遺傳學(xué)分類有：①近交系(inbred strain(實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，即純系動(dòng)物，是指經(jīng)連續(xù)20 代（或以上）的全同胞兄妹交配（或者親代與子代交配）培育而成，品系內(nèi)所有個(gè)體都可追溯到起源于第20代或以后代數(shù)的一對(duì)共同祖先；②封閉群(closed colony)動(dòng)物：以非近親交配方式進(jìn)行繁殖生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種群，在不從外部引入新個(gè)體的條件下，至少連續(xù)繁殖4 代以上者，稱為一個(gè)封閉群，或叫遠(yuǎn)交群（outbred stoc

11、k），；③雜交一代動(dòng)物（F1代）：兩個(gè)不同近交系所生的第一代動(dòng)物稱為雜交一代動(dòng)物或F1 代。按微生物被控制程度分級(jí)有①一級(jí)：普通動(dòng)物（conventional animal，CV）；②二級(jí)：清潔級(jí)動(dòng)物（clean animal，CL）；③三級(jí)：無(wú)特定病原體動(dòng)物（（specific pathogen free (SPF)animal，SPF）；④四級(jí)：無(wú)菌動(dòng)物（germ free (GF) animal，GF）。,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的安全防護(hù)要求

12、,正確選擇實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，對(duì)所用動(dòng)物必須了解其整體情況。保證動(dòng)物應(yīng)享有的福利權(quán)，在使用動(dòng)物進(jìn)行醫(yī)學(xué)或行為學(xué)的研究、檢驗(yàn)和教學(xué)時(shí)，要有道德上的職責(zé)。要盡量照顧動(dòng)物，盡量避免給動(dòng)物帶來(lái)不必要的痛苦或傷害。在使用動(dòng)物進(jìn)行一些傳染性疾病的研究時(shí)，必須保護(hù)好實(shí)驗(yàn)者和周圍的環(huán)境，防止感染和污染。所以實(shí)驗(yàn)人員必須了解動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的原則和要求。,實(shí)驗(yàn)需要對(duì)動(dòng)物進(jìn)行手術(shù)時(shí)，如對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生較大的損害，一定要使用適當(dāng)?shù)逆?zhèn)靜、鎮(zhèn)痛或麻醉方法，禁止不必要的重復(fù)操作。嚴(yán)格

13、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程，防止發(fā)生血液／體液外濺和針刺傷，避免生物污染。實(shí)驗(yàn)人員在操作時(shí)也容易被血液／體液污染或被器械、針頭刺傷，存在潛在生物污染的威脅，一定注意自我保護(hù)，佩戴好護(hù)目鏡、口罩、手套，穿著專門的實(shí)驗(yàn)工作服裝。實(shí)驗(yàn)完成后對(duì)手術(shù)后的動(dòng)物、標(biāo)本以及所用器具材料等必須按規(guī)定程序妥善處置。,常用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的特點(diǎn),生理實(shí)驗(yàn)常用的動(dòng)物有蛙、蟾蜍、小白鼠、大白鼠、豚鼠、家兔、貓和狗等，不同實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的特點(diǎn)各不相同，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵筮x用相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。

14、蟾蜍與蛙（toad and frog） 因蟾蜍和蛙的一些基本的生命活動(dòng)與恒溫動(dòng)物相似，而且離體組織器官所需的生活條件簡(jiǎn)單，易于控制和掌握，因此被廣泛用于生理學(xué)科研和教學(xué)中。,家兔（rabbit） 哺乳綱、嚙齒目、免科。家免品種很多，常用的有①青紫蘭兔：體質(zhì)強(qiáng)壯，適應(yīng)性強(qiáng)，易于飼養(yǎng)，生長(zhǎng)快；②中國(guó)本地兔（白家兔）：抵抗力不如青紫蘭兔；③新西蘭白兔New Zewland white：是近年引進(jìn)的大型優(yōu)良品種，成熟體重可

15、達(dá)4~4.5kg；④大耳白兔：耳朵長(zhǎng)而大，血管清晰，皮膚白色，但抵抗力較差。家兔性情溫順，灌胃、取血方便。由于兔耳緣靜脈淺表，易暴露，是靜脈給藥的最佳部位。兔的減壓神經(jīng)在頸部與迷走神經(jīng)、交感神經(jīng)分開(kāi)而單獨(dú)成為一束，常用于心血管反射活動(dòng)、呼吸運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)、泌尿功能調(diào)節(jié)的研究；兔的消化管運(yùn)動(dòng)活躍、典型可用于消化管運(yùn)動(dòng)及平滑肌特性研究。兔的大腦皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)機(jī)能定位已具有一定的雛形，因此兔也常用于大腦皮層功能定位和去大腦僵直、神經(jīng)放電活動(dòng)等實(shí)驗(yàn)。此外

16、，家兔還用于免疫學(xué)、藥理學(xué)、毒理學(xué)、生殖生理學(xué)、眼科學(xué)及臨床疾病的研究。,小白鼠（mouse） 哺乳綱、嚙齒目、鼠科。小白鼠體型較小，成熟早，繁殖力強(qiáng)，性情溫順，易于捕捉，操作方便。小鼠實(shí)驗(yàn)研究資料豐富，參考對(duì)比性強(qiáng)；其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性、可靠性和重復(fù)性高，被廣泛用于各類科研實(shí)驗(yàn)中，如用于生理學(xué)小腦功能障礙等實(shí)驗(yàn)。另外還應(yīng)用于藥理學(xué)、腫瘤學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)以及臨床疾病的實(shí)驗(yàn)研究。,大白鼠（rat） 哺乳綱、嚙齒目、鼠科。大白鼠性情不如小白

17、鼠溫順，它在受驚嚇或被捕捉的方法粗暴時(shí)，表現(xiàn)兇暴、易咬人。但具有小白鼠的其他優(yōu)點(diǎn)，因此也具有廣泛用途。大鼠離體器官可進(jìn)行大鼠離體靜態(tài)肺順應(yīng)性實(shí)驗(yàn)；整體可用于胃酸分泌、胃排空、垂體、腎上腺的研究。大鼠還用于生殖生理、胚胎學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、藥理學(xué)、毒理學(xué)、腫瘤學(xué)以及遺傳學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究。大鼠大腦各部的生理功能立體定位相當(dāng)成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，是研究中樞神經(jīng)系統(tǒng)的極好材料。,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的編號(hào)、捉拿和固定方法,大動(dòng)物多用掛牌法或用鋁環(huán)固定在耳朵上，牌或環(huán)上有編號(hào)；

18、羊或豬多用耳缺法原則是左個(gè)右十、上3 下1，如：右耳下邊有兩個(gè)缺口，左耳上方有兩個(gè)缺口下方有一個(gè)缺口，則編號(hào)為27 號(hào)。,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的給藥方法,經(jīng)口給藥法 口服法 灌服法,注射給藥法淋巴囊注射皮下注射法肌肉注射法腹腔注射法靜脈注射法,動(dòng)物的麻醉,四、研究性實(shí)驗(yàn)的程序和基本要求,生理學(xué)不僅是一門理論性很強(qiáng)的基礎(chǔ)性學(xué)科，而且是實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，它的許多理論都來(lái)自科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，在學(xué)生經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間的生理學(xué)理

19、論的學(xué)習(xí)和一定的實(shí)驗(yàn)基本技術(shù)操作訓(xùn)練及經(jīng)典性實(shí)驗(yàn)實(shí)踐之后，進(jìn)一步進(jìn)行有關(guān)的生理學(xué)研究性實(shí)驗(yàn)的基本訓(xùn)練是非常必要的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、探索性實(shí)驗(yàn)過(guò)程，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)理論產(chǎn)生和發(fā)展中的作用，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神及觀察和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力、解決實(shí)際問(wèn)題和分析、綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。通過(guò)撰寫研究性論文使學(xué)生學(xué)會(huì)用邏輯性語(yǔ)言表達(dá)研究結(jié)果的能力，為今后獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本程序?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)（experimental

20、design）是科學(xué)研究的一個(gè)組成部分，是根據(jù)立題而提出的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟，這是完成課題的實(shí)施方案。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括立題→實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選擇與分組→實(shí)驗(yàn)動(dòng)物處理方案→選擇觀察指標(biāo)→數(shù)據(jù)收集和分析→實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理和研究報(bào)告的撰寫。立題在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中具有第一位重要性，立題時(shí)需要注意科學(xué)性、先進(jìn)性、可行性和實(shí)用性。科學(xué)性是指選題有充分的科學(xué)依據(jù)；先進(jìn)性指選題對(duì)已知的規(guī)律有所發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新；可行性指立題時(shí)考慮已具備的主、客觀條件；實(shí)用性指立題有明確的目的和

21、意義。,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的三大要素,實(shí)驗(yàn)研究立題后，通?？蓮念}目中反映研究?jī)?nèi)容最基本的三大要素：即實(shí)驗(yàn)對(duì)象、處理因素、觀察指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)對(duì)象的選擇在生理醫(yī)學(xué)研究中，實(shí)驗(yàn)對(duì)象包括動(dòng)物、離體臟器或游離肢體、分離而得的活細(xì)胞成分或在實(shí)驗(yàn)室中已長(zhǎng)期培養(yǎng)的細(xì)胞或細(xì)菌。處理因素 實(shí)驗(yàn)中根據(jù)研究目的，由實(shí)驗(yàn)者人為地施加給實(shí)驗(yàn)對(duì)象的因素稱為處理因素，如藥物、某種刺激及手術(shù)、某種護(hù)理等。觀察指標(biāo)的選擇,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的三大原則,對(duì)照（control）原則即設(shè)立參

22、照物，使處理因素和非處理因素的差異有一個(gè)科學(xué)的對(duì)比。一般來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)都應(yīng)有實(shí)驗(yàn)組（處理組）和對(duì)照組，對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組具有同等重要的意義。這是因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)中很難避免非實(shí)驗(yàn)因素的干擾而造成誤差。用對(duì)照組的方法能比較有效地消除各種非實(shí)驗(yàn)因素的干擾所造成的誤差。同體對(duì)照異體對(duì)照空白對(duì)照資料對(duì)照,隨機(jī)（randomization）原則隨機(jī)不是隨便而是隨機(jī)遇而定，也就是指被研究的樣本是由總體中任意抽取的，即在抽取時(shí)要使每一樣本有同等機(jī)會(huì)被抽取，隨