生理實驗1分解

1、人體及動物生理實驗,董守良、常民、馬明,生理學實驗概論生理學常用儀器和設備動物實驗基本操作技術研究性實驗的程序和基本要求,生理實驗教學的性質(zhì)、任務和目的 通過實驗獲得知識的科學，屬于實驗科學。生理醫(yī)學知識來源于科學實驗，是一門實踐性很強的實驗科學。17 世紀初，英國Harvey 首先在動物身上用活體解剖和科學實驗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《心與血的運動》出版，是歷史上第一本基本實驗證據(jù)的生理學著作，標志著生理學成為一門獨立的學科。因此，科學實驗創(chuàng)立和發(fā)展了生理學理論，是研究生理學的基本方法。要真正學好生理學，必須同時重視理論課和實驗課的學習，兩者相輔相成，不可分割。,一、生理學實驗概論,生理學實驗及其方法 生理學實驗的方法一般根據(jù)動物的組織器官是在整體條件下進行實驗，還是將其解剖取下置于人工環(huán)境條件下進行實驗，可分為在體（in

3、 vivo）實驗方法和離體（ex vivo）實驗方法。也可分為急性動物實驗和慢性動物實驗。急性整體動物實驗急性離體實驗慢性動物實驗,生理學實驗課的教學要求實驗過程中要按程序正確操作、善于觀察、認真記錄、勤于思考。通過思考去剖析實驗中引發(fā)的現(xiàn)象，收到觀察與思考互為補充，相得益彰之效，不僅可深化認識已知，也將有所發(fā)現(xiàn)、有所創(chuàng)新，從而激發(fā)求知欲和學習興趣。,實驗報告的寫作格式,生理科研論文有其固定的、特有的書寫格式。一般由以下幾個項目

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）、關鍵詞（中文和英文）、正文、致謝及參考文獻。正文包括前言、材料與方法、結(jié)果、討論及結(jié)論。學生可查閱相關文章或醫(yī)學期刊去進一步了解。本教程要求學生盡量按照科研論文的格式學習書寫實驗報告，通過這樣的訓練，初步掌握科研論文的寫作要求。為了達到這樣的目的，本教程在具體的實驗項目編寫格式上，有意參照科研論文的格式，希望通過這樣的編排，潛移默化地使學生掌握醫(yī)學科研論文的書寫格式和

5、要求。因此，一份完整的實驗報告應包括：①實驗題目；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。,二、生理學常用儀器和設備,刺激系統(tǒng),為了引起組織或細胞產(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、定量并可重復使用。因此，它是生理學實驗中經(jīng)常使用的刺激方法。電刺激時以下各重要的參數(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、不對稱的波形（如感應電波）。其中用的最多的是方波。刺激強度 可用電壓（電位差）或電流的強度來表示。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電性是相當好的。這使生物體成為一個容積導體。當對實驗動物同時進行刺激和記錄生物電時，刺激器輸出和放大器輸入具有公共接地線，使得一個部分刺激電流流入放大器的輸入端，使記錄設備記錄到一個刺激電流產(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）。因為生物電是很微弱的，當刺激電極靠近記錄電極時，刺激偽跡往往是遠遠超過生物電。有時刺激偽跡能使記錄系統(tǒng)進入不正常甚至完全阻塞的狀態(tài)。偽跡過后還有一段時間不能恢復正常，嚴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)的毛細玻璃管拉制而成用于細胞內(nèi)記錄時，其尖端需小于0.5μm；用于細胞外記錄時，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出的生物電信號特性差異很大，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或更大量級的干擾信號，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，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、動物實驗基本操作技術,常用手術器械及使用方法,手術刀片,手術刀柄,血管鉗,手術鑷,實驗動物及其選擇,實驗動物是指根據(jù)實驗需要，有目的、有計劃地進行人工飼養(yǎng)、繁殖及科學培育而成的動物，是用于科學研究、教學、生產(chǎn)、檢測等方面的實驗對象。實驗動物來源于野生，但具有表型一致、種系明確、遺傳背景清楚、對實驗研究的反應性基本一致等特征。隨機選用少量實驗動物，就可取得精確的實驗測試數(shù)據(jù)和結(jié)

10、果，并具有重復性。,實驗動物按遺傳學分類有：①近交系(inbred strain(實驗動物，即純系動物，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)所有個體都可追溯到起源于第20代或以后代數(shù)的一對共同祖先；②封閉群(closed colony)動物：以非近親交配方式進行繁殖生產(chǎn)的實驗動物種群，在不從外部引入新個體的條件下，至少連續(xù)繁殖4 代以上者，稱為一個封閉群，或叫遠交群（outbred stoc

11、k），；③雜交一代動物（F1代）：兩個不同近交系所生的第一代動物稱為雜交一代動物或F1 代。按微生物被控制程度分級有①一級：普通動物（conventional animal，CV）；②二級：清潔級動物（clean animal，CL）；③三級：無特定病原體動物（（specific pathogen free (SPF)animal，SPF）；④四級：無菌動物（germ free (GF) animal，GF）。,實驗動物的安全防護要求

12、,正確選擇實驗動物，對所用動物必須了解其整體情況。保證動物應享有的福利權(quán)，在使用動物進行醫(yī)學或行為學的研究、檢驗和教學時，要有道德上的職責。要盡量照顧動物，盡量避免給動物帶來不必要的痛苦或傷害。在使用動物進行一些傳染性疾病的研究時，必須保護好實驗者和周圍的環(huán)境，防止感染和污染。所以實驗人員必須了解動物實驗的原則和要求。,實驗需要對動物進行手術時，如對動物產(chǎn)生較大的損害，一定要使用適當?shù)逆?zhèn)靜、鎮(zhèn)痛或麻醉方法，禁止不必要的重復操作。嚴格

13、實驗操作規(guī)程，防止發(fā)生血液／體液外濺和針刺傷，避免生物污染。實驗人員在操作時也容易被血液／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，佩戴好護目鏡、口罩、手套，穿著專門的實驗工作服裝。實驗完成后對手術后的動物、標本以及所用器具材料等必須按規(guī)定程序妥善處置。,常用實驗動物的特點,生理實驗常用的動物有蛙、蟾蜍、小白鼠、大白鼠、豚鼠、家兔、貓和狗等，不同實驗動物的特點各不相同，應根據(jù)實驗目的和要求選用相應的實驗動物。

14、蟾蜍與蛙（toad and frog） 因蟾蜍和蛙的一些基本的生命活動與恒溫動物相似，而且離體組織器官所需的生活條件簡單，易于控制和掌握，因此被廣泛用于生理學科研和教學中。,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)強壯，適應性強，易于飼養(yǎng)，生長快；②中國本地兔（白家兔）：抵抗力不如青紫蘭兔；③新西蘭白兔New Zewland white：是近年引進的大型優(yōu)良品種，成熟體重可

15、達4~4.5kg；④大耳白兔：耳朵長而大，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)分開而單獨成為一束，常用于心血管反射活動、呼吸運動調(diào)節(jié)、泌尿功能調(diào)節(jié)的研究；兔的消化管運動活躍、典型可用于消化管運動及平滑肌特性研究。兔的大腦皮層運動區(qū)機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)放電活動等實驗。此外

16、，家兔還用于免疫學、藥理學、毒理學、生殖生理學、眼科學及臨床疾病的研究。,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，性情溫順，易于捕捉，操作方便。小鼠實驗研究資料豐富，參考對比性強；其實驗結(jié)果的科學性、可靠性和重復性高，被廣泛用于各類科研實驗中，如用于生理學小腦功能障礙等實驗。另外還應用于藥理學、腫瘤學、遺傳學、免疫學以及臨床疾病的實驗研究。,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，表現(xiàn)兇暴、易咬人。但具有小白鼠的其他優(yōu)點，因此也具有廣泛用途。大鼠離體器官可進行大鼠離體靜態(tài)肺順應性實驗；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、營養(yǎng)學、藥理學、毒理學、腫瘤學以及遺傳學的實驗研究。大鼠大腦各部的生理功能立體定位相當成熟和標準化，是研究中樞神經(jīng)系統(tǒng)的極好材料。,實驗動物的編號、捉拿和固定方法,大動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；

18、羊或豬多用耳缺法原則是左個右十、上3 下1，如：右耳下邊有兩個缺口，左耳上方有兩個缺口下方有一個缺口，則編號為27 號。,實驗動物的給藥方法,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,動物的麻醉,四、研究性實驗的程序和基本要求,生理學不僅是一門理論性很強的基礎性學科，而且是實驗性很強的學科，它的許多理論都來自科學實驗結(jié)果。因此，在學生經(jīng)過了一段時間的生理學理

19、論的學習和一定的實驗基本技術操作訓練及經(jīng)典性實驗實踐之后，進一步進行有關的生理學研究性實驗的基本訓練是非常必要的。通過實驗設計、探索性實驗過程，使學生充分認識實驗在科學理論產(chǎn)生和發(fā)展中的作用，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神及觀察和發(fā)現(xiàn)問題的能力、解決實際問題和分析、綜合實驗結(jié)果的能力。通過撰寫研究性論文使學生學會用邏輯性語言表達研究結(jié)果的能力，為今后獨立進行科學研究打下良好的基礎。,實驗設計,實驗設計的基本程序?qū)嶒炘O計（experimental

20、design）是科學研究的一個組成部分，是根據(jù)立題而提出的實驗方法和實驗步驟，這是完成課題的實施方案。實驗設計包括立題→實驗動物選擇與分組→實驗動物處理方案→選擇觀察指標→數(shù)據(jù)收集和分析→實驗結(jié)果的處理和研究報告的撰寫。立題在實驗設計中具有第一位重要性，立題時需要注意科學性、先進性、可行性和實用性?？茖W性是指選題有充分的科學依據(jù)；先進性指選題對已知的規(guī)律有所發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新；可行性指立題時考慮已具備的主、客觀條件；實用性指立題有明確的目的和

21、意義。,實驗設計的三大要素,實驗研究立題后，通?？蓮念}目中反映研究內(nèi)容最基本的三大要素：即實驗對象、處理因素、觀察指標。實驗對象的選擇在生理醫(yī)學研究中，實驗對象包括動物、離體臟器或游離肢體、分離而得的活細胞成分或在實驗室中已長期培養(yǎng)的細胞或細菌。處理因素 實驗中根據(jù)研究目的，由實驗者人為地施加給實驗對象的因素稱為處理因素，如藥物、某種刺激及手術、某種護理等。觀察指標的選擇,實驗設計的三大原則,對照（control）原則即設立參

22、照物，使處理因素和非處理因素的差異有一個科學的對比。一般來說，實驗都應有實驗組（處理組）和對照組，對照組與實驗組具有同等重要的意義。這是因為在實驗中很難避免非實驗因素的干擾而造成誤差。用對照組的方法能比較有效地消除各種非實驗因素的干擾所造成的誤差。同體對照異體對照空白對照資料對照,隨機（randomization）原則隨機不是隨便而是隨機遇而定，也就是指被研究的樣本是由總體中任意抽取的，即在抽取時要使每一樣本有同等機會被抽取，隨