人體及動物生理學實驗-總論

1、生理學實驗physiological experiment,曲阜師范大學生命科學學院徐金會,與我聯(lián)系TOUCH WITH ME,信箱：生命科學學院E-MAIL：qfxjh@163.com xujinhui@mail.qfnu.edu.cn公共郵箱：xujinhuikejian@163.com 密碼： TEL：13791779267,本次學習內容,生理科學實驗總論生物（生理）信號采集處理系統(tǒng)生理實

2、驗模擬教學軟件,,生理科學實驗總論,第一節(jié) 緒論第二節(jié) 實驗動物基本知識第三節(jié) 動物實驗技術第四節(jié) 常用實驗儀器與設備,第一節(jié) 緒論,一、課程的性質二、目的三、要求,一、課程的性質,1．實踐是知識的來源。生理學的理論均來源于實際觀察，而且必須通過設計完善的實驗來檢驗、修正和發(fā)展。2. 通過實踐，可鍛煉觀察問題、分析問題、解決問題的能力。在實驗過程中培養(yǎng)科學工作的嚴肅態(tài)度、嚴格的要求、嚴密的工作方法和實事求是的工

3、作作風。3． 生理實驗理論性很強，與形態(tài)課區(qū)別較大，具有一定的趣味性。,二、目的,初步掌握生理學實驗的基本操作技術，了解獲得生理學知識的科學方法；驗證和鞏固生理學的基本理論；培養(yǎng)科學作風和分析解決問題的能力。,三、要求,1. 實驗前：仔細閱讀實驗手冊，復習有關理論。做到充分理解，預測該實驗各個步驟應得的結果和可能發(fā)生的誤差。,2. 實驗中,考勤和紀律：上課關掉手機或設為振動；電子設備嚴禁與實驗室計算機連接。安全：器材安放整齊，

4、認真循序操作；嚴格遵守規(guī)章制度。多動手，多觀察，多思考：嚴密地、全面地觀察實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象，隨時記錄，并聯(lián)系講授內容進行思考。,3．實驗后,整理和清洗實驗用品，如有損壞應報告授課教師。必須在教師清點檢查過儀器和器械后，方可離開。按規(guī)定處理動物尸體。各組按順序輪流值日，整理衛(wèi)生。整理實驗記錄，按要求撰寫實驗報告。,生理實驗報告的寫作格式,1．表頭：姓名/學號/班級/組別/日期/操作者2．實驗題目3．實驗目的4．材料與方法（

5、動物、藥品、儀器、步驟）5．實驗結果6．分析與討論7．結論,實驗結果,實驗中最重要的部分，應該忠實、詳細、正確地記述實驗過程中所觀察到的現(xiàn)象。一定隨時記錄，不可單憑記憶，否則容易發(fā)生錯誤或遺漏。數(shù)據(jù)可以繪制成圖表。圖形曲線應合理剪切、歸類、粘貼、描繪，并加以標注和必要的文字說明，如曲線的名稱，刺激的施加和藥物的處理等。,分析與討論,首先判斷結果是否為預期結果，根據(jù)已知的理論對實驗結果進行針對性的解釋和分析。非預期的結果要分析可

6、能的原因。還要指出實驗結果的生理意義。實驗報告中最具創(chuàng)造性的工作。,結論,本實驗結果中能夠歸納出一般的，概括性的判斷，即這一實驗所能驗證的概念、原則或理論的簡明總結。應與實驗目的相呼應。,1. Animal2. Equipment3. Information4. Reagent,生命科學實驗研究的四個基本條件,生理科學實驗基本程序,實驗動物,采集數(shù)據(jù),結果分析,實驗系統(tǒng),,數(shù)據(jù)統(tǒng)計,機理探討

7、,結論,,,,,,,,,,實驗階段,,,,,分析階段,第二節(jié) 實驗動物基本知識,實驗動物（laboratory animal）是指經(jīng)人工培育，對其攜帶微生物實行控制，遺傳背景明確，來源清楚，可用于科學實驗、藥品、生物制品的生產(chǎn)和檢定及其它科學研究的動物。實驗用動物（animal for reseach）是指一切能用于科學實驗的動物，其中除實驗動物外，還包括野生動物、經(jīng)濟動物和觀賞動物。,一、實驗動物的種類,,蟾蜍屬兩棲動物，其一些

8、基本生命活動與哺乳動物近似，其離體組織和器官所需的生理環(huán)境比較簡單 (無須供氧和恒溫)。 蟾蜍常用于神經(jīng)生理、肌肉生理、心臟生理，微循環(huán)、水腫等實驗。,蟾蜍（Toad）,小鼠被廣泛的用于生物學、醫(yī)學、獸醫(yī)學、生理學、遺傳學、藥理、毒理、腫瘤、放射性、食品、生物制品等的科研、生產(chǎn)和教學。,小鼠（Mouse ),大鼠應用于生理學、藥理學、免疫學，內分泌學、神經(jīng)生理、營養(yǎng)學、傳染病、腫瘤和肝外科等的研究。,大鼠（Rat ),常用于免疫學、微

9、生物學、傳染病學、聽覺生理、實驗性壞血癥等研究。,豚鼠（Guinea pig ),常用于免疫學、腫瘤、實驗生理學、生殖生理、遺傳性疾病等的方面的研究，制造生物制品。,家兔(Rabbit ),貓的神經(jīng)系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)較發(fā)達，與人很相似。常用于神經(jīng)、循環(huán)和呼吸方面的實驗。,貓（Cat）,常用于基礎醫(yī)學、藥理、毒理學、實驗外科學、行為學、腫瘤學等方面研究,犬(Dog ),Beagle,常應用于皮膚燒傷、腫瘤學、免疫學、心血管及糖尿病、遺傳性和營

10、養(yǎng)性疾病、移植、外科手術等方面的研究,豬(Pig),主要用于傳染病學、藥理學和毒理學、生殖生理、口腔醫(yī)學）營養(yǎng)、代謝、行為學和高級神經(jīng)活動研究及老年病、器官移植、眼科、內分泌病和畸胎學、腫瘤學,猴(Monkey),恒河猴（rhesus）,近交系 近交系一般是指采用20代以上全同胞兄弟妹妹或親子（子女與年青的父母）進行交配，而培養(yǎng)出來的遺傳基因純化的品系。（F＝98.6% ）,雜交一代 由兩個近交系雜交產(chǎn)生的子一代稱為雜交一代

11、。它既有近交系動物的特點，又獲得了雜交優(yōu)勢。,封閉群 在同一血緣品系內，不以近交方式，而進行隨機交配繁衍，經(jīng)五年以上育成的相對維持同一血緣關系的種群。,二、實驗動物的分類,1.按遺傳學特征分類,突變品系 在育種過程中，由于單個基因的突變，或將某個基因導入，或通過多次回交“留種”，而建立一個同類突變品系，此類個體中有具同樣遺傳缺陷或病態(tài)。,非純系 即一般任意交配繁殖的雜種動物。雜種動物具有旺盛的生命力，適應性強，繁殖率高

12、，生長快，易于飼養(yǎng)管理。個體差異大，反應性不規(guī)則，實驗結果的重復性差。但其中包含有最敏感的與最不敏感的兩種極端的個體。,普通動物（Conventional animals ,CV） 又稱一級動物，是微生物控制要求中最低的一個級別的動物，要求不帶有動物烈性傳染病和人畜共患病原體。,2.按微生物學分類,實驗動物所帶的一些病原體不但影響動物本身，更重要的是影響了試驗的準確性。為了保證實驗的準確性、可重復性，必須對實驗動物所攜帶的其他生物體加以

13、控制。,無特殊病原體動物（Specific pathogens free animal，SPF動物） SPF動物又稱三級動物，除不帶有普通動物、清潔動物應排除的病原體外，還應排除有潛在感染或條件性致病的病原體，以及對實驗干擾大的病原體。,無菌動物（Germfree animals，GF）和悉生動物（Gnotobiotic animals，GN） 四級動物。無菌動物是指采用當前的技術手段無法在動物體表、體內檢出一切其他生物體。,清潔動物

14、（Clean animals ,CL） 又稱二級動物，除不帶有普通動物應排除的病原體外，還不應攜帶對動物危害大和對科學實驗干擾大的病原體。,,實驗動物級別對科研實驗結果影響的比較,三、實驗動物的種、系選擇,,實驗動物的種屬選擇,應注意影響動物實驗效果的各種因素。醫(yī)學研究盡可能選擇其結構、功能和代謝特點接近于人類的動物，不同種屬的動物對于同一刺激的反應也不同。例如，過敏反應或變態(tài)反應的研究宜選用豚鼠，因為豚鼠易于致敏。因家兔體溫變化

15、靈敏，故常用于發(fā)熱、熱原檢定、解熱藥和過熱的實驗。狗、大鼠、 家兔常用于高血壓的研究。,實驗動物品系的選擇,同一種屬動物的不同品系，對同一刺激的反應也有很大差異。例如：DBA／2小鼠100％的可發(fā)生聽源性癲癇發(fā)作；而C57BL小鼠根本不出現(xiàn)這種反應,實驗動個體的選擇,同一品系的實驗動物，對同一刺激物反應存在著個體差異。年齡、體重、性別、生理狀態(tài)和健康情況不同，會導致不同結果。,第三節(jié) 動物實驗技術,進行動物實驗時的各種實驗方法和操作

16、技術,1.急性動物實驗方法：短時間內觀察機體和器官的功能和代謝變化；優(yōu)點：時間短，效率高，條件易控制；缺點：非自然生活狀態(tài)。,2.慢性動物實驗方法：較長時期內觀察機體的的功能和代謝變化；優(yōu)點：接近自然生活和生理狀態(tài)，結果比較真實；缺點：時間長，條件難控制，干擾因素多。,一、實驗方法,,二、動物實驗操作技術,1. 手術器械2. 生理溶液：任氏液、臺氏液；麻醉劑；抗凝劑,3. 基本操作方法,捕捉、麻醉、固定備皮：剪毛、拔毛、剃毛消毒

17、切開皮膚分離組織：血管、神經(jīng)、肌肉、骨骼插管技術：血管、氣管、輸尿管采血技術：,第四節(jié) 生理科學實驗常用儀器和設備,生物信息：反映機體的功能和代謝狀態(tài)化學信息：各種生命物質及代謝產(chǎn)物等的化學特性。生物信息：血壓、呼吸、肌肉張力、脈搏、視 覺、情緒等物理信息：生物電、生物聲、生物光、生物磁等,一、生物信號,1、生理信號：血壓、張力、呼吸量等。生理信號拾取器件：換能器（傳感器）換能器是一種能將機械能、化學能、光能等非電量形

18、式的能量轉換為電能的器件或裝置。,換能器,,PH值,溫度,聲音,磁場,生理信號基本特性：低頻（直流）、低幅,信號名稱 幅度 頻譜(Hz)血流(主動脈) 1~300ml/s DC~20心輸出量 4~25L/min DC~20心阻抗

19、 15~500? DC~60呼吸流量 50~1000 ml/次 DC~5 心音 0.1～2 0.005~2k 動脈血壓 10~400mmHg DC~50,2

20、、生物電信號,心電圖、腦電圖、皮膚電 、細胞電位等。生物電信號拾取器件：電極電極是將離子電流轉換成電子電流的一種器件。,,,,組織,電極,,,,,幅度(mV) 頻譜(Hz) 源阻抗(KΩ) 極化電壓(mV) 干擾電壓(V)心電圖 0.1~8 0.2~100 數(shù)十 ±300

21、 數(shù)伏腦電圖 0.01~1 1~60 : ±100 :皮膚電 0.05~0.2 1~100 : ± 300 :

22、細胞電位 0.1~100 DC~10000 : 幾個 ：胃電圖 0.01~1 DC~1 數(shù)十 ±300 數(shù)伏,生物電基本特性,低頻，低幅，源阻抗大,電極極化電壓：處理

23、好時表現(xiàn)為直流特性（100mV），用直流放大器時，信號直流成分被干擾，放大器飽和,干擾信號：50Hz交流電干擾信號，生物電信號的相互干擾 ECG與肌電、皮膚電,二、刺激系統(tǒng),電子刺激器鋅銅弓刺激電極,電子刺激器的波形及參數(shù),三、經(jīng)典記錄儀器,記紋鼓生理記錄儀示波器,生物機能實驗系統(tǒng)，集生物信號放大、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等功能于一體的多功能生理科學實驗儀器。,四、微機生物信號采集處理系統(tǒng),硬件軟件,,PowerLab多通道生理信

24、號采集與處理系統(tǒng)：澳大利亞埃德儀器有限公司ADInstruments內置式PcLab：北京微信斯達科技發(fā)展有限責任公司MedLab微機生物信號采集處理系統(tǒng)成都儀器廠——泰盟BL-310，BL-420遨生MSP600，ASB240U,交流,直流,采用頻率、模擬信號和數(shù)字信號,模-數(shù)轉換器（analog-to-digital converter）簡稱A/D數(shù)-模轉換器（digital-to-analog converter）簡稱D

25、/A,模擬信號：在時域是連續(xù)的信號,t,數(shù)字信號：在時域是不連續(xù)的信號,實驗內容二熟悉生物信號采集處理系統(tǒng),BL-310、MSP600、ASB240U、BL-420F說明書，使用手冊，幫助菜單零點校正定標：量的標定和單位轉換快捷工具欄：刺激器設置、數(shù)據(jù)測量菜單欄：文件、輸入信號、實驗項目/模塊,具體學習要求,實驗內容三生理科學實驗計算機模擬實驗,實驗總論常用實驗,謝謝,下次實驗,蟾蜍坐骨神經(jīng)-腓腸肌標本的制備。去大腦僵