生理綜合性實驗

生理綜合性實驗第1頁/共39頁本實驗項目安排在學生已經(jīng)能夠正確使用生理學實驗的基本儀器設(shè)備，初步掌握了一些生理學實驗的基本操作技術(shù)之后進行的，項目要求學生自己設(shè)計、籌備并實施實驗，對獲得的實驗結(jié)果進行科學分析，撰寫實驗論文。通過本實驗項目的完成，一方面使學生在理論課中學習的知識得以驗證并鞏固；更為重要的是，在此過程中學生體驗到了自主性獲得動物生理科學知識的基本方法，提升了客觀地對事物進行觀察、比較、分析和綜合的能力，以及獨立思考、獨立解決問題的能力等重要的科學素養(yǎng)，為培養(yǎng)創(chuàng)新人才打下基礎(chǔ)。【總體理念】第2頁/共39頁【實驗?zāi)康暮蛯嶒炓蟆浚?）通過學生自行擬定實驗方案，自主選擇實驗動物，制備活體骨骼肌、心肌標本，采用不同的實驗處理（包括不同化學試劑、藥品的處理，不同環(huán)境溫度，不同前后負荷，不同電刺激參數(shù)等），獲得2種肌肉收縮的有關(guān)數(shù)據(jù)，分析比較總結(jié)出動物骨骼肌、心肌生理特性的異同。第3頁/共39頁（2）實驗過程中盡量做到獨立思考、獨立解決實際問題，實在解決不了再請教指導老師，老師在實驗過程中要觀察、了解學生的實驗動態(tài)及動手能力，并就實驗中解決問題的能力打分。（3）實驗報告要以科學論文的格式進行撰寫，要求格式規(guī)范、方法清晰、結(jié)果詳實、分析得當、結(jié)論明確、參考文獻引用規(guī)范。摘要，前言，材料與方法，結(jié)果，討論，結(jié)論第4頁/共39頁【實驗內(nèi)容和涉及知識點】1.骨骼肌、心肌及平滑肌的正常收縮信號記錄2.不同物理因素對骨骼肌收縮的影響3.不同物理因素對心肌收縮的影響4.不同物理、化學因素對平滑肌收縮的影響5.對比分析有關(guān)實驗數(shù)據(jù)6.撰寫科學小論文

本項目要求在設(shè)計實驗時包含如下主要內(nèi)容，也可以適當增加與本實驗項目相關(guān)的內(nèi)容：第5頁/共39頁【實驗結(jié)果評價辦法】學生在實驗中解決問題能力的評價：教師在學生實施實驗的過程中觀察并記錄學生的動手能力情況（包括預(yù)期實驗結(jié)果的獲得情況），以此為根據(jù)評分。（占30％）學生實驗報告的評價：實驗包括要以科學論文的格式進行撰寫，評分依據(jù)格式規(guī)范、方法清晰、結(jié)果詳實、分析得當、結(jié)論明確。（占70％）第6頁/共39頁【實驗進度安排】2014年05月08日--2014年05月16日項目一：刺激強度與骨骼肌收縮反應(yīng)的關(guān)系、收縮總和與強直收縮項目二：蛙心搏曲線的描記、期前收縮與代償間歇的觀測第7頁/共39頁綜合性實驗第一部分刺激強度與骨骼肌收縮反應(yīng)的關(guān)系、收縮總和與強直收縮第8頁/共39頁【實驗?zāi)康摹?/p>

1.進一步熟悉蛙坐骨神經(jīng)及腓腸肌標本的制備方法；鞏固生理信號采集處理系統(tǒng)的使用方法2.

掌握閾刺激、閾上刺激和最適刺激的概念，了解刺激強度與肌肉收縮反應(yīng)大小的一般關(guān)系3.了解骨骼肌收縮的總和現(xiàn)象4．觀察不同頻率的閾上刺激引起肌肉收縮形式的改變，認識骨骼肌的能夠產(chǎn)生強直收縮這一重要生理特性。第9頁/共39頁【實驗原理】

1.腓腸肌是由許多肌纖維組成的，各條肌纖維的興奮性高低并不相同。實驗中，采用單一方波電刺激直接（或通過神經(jīng)間接）刺激腓腸肌時，如刺激強度太弱，則不能引起肌肉收縮，只有達到一定強度時，才能引起肌肉發(fā)生最微弱的收縮。這種剛能引起最小反應(yīng)的最小刺激強度稱閾強度（或稱強度閾值、簡稱閾值）。剛達到閾強度的刺激稱閾刺激。隨著刺激強度的增加，肌肉收縮也相應(yīng)的逐步增大，這時刺激的強度超過閾值故稱為閾上刺激。當刺激強度增大至某一數(shù)值時，肌肉出現(xiàn)最大收縮反應(yīng)。此時如再繼續(xù)增加刺激強度，肌肉收縮卻不再增大。這種能使肌肉發(fā)生最大收縮反應(yīng)的最小刺激強度稱為最適強度。具有這種強度的刺激稱為最適刺激。最適刺激引起的肌肉收縮稱最大收縮。第10頁/共39頁2.兩個同等強度的閾上刺激，相繼作用于肌肉標本，如果刺激間隔大于單收縮的時程，肌肉則出現(xiàn)兩個分離的單收縮；如果刺激間隔小于單收縮的時程，則出現(xiàn)兩個收縮反應(yīng)的重疊，稱為收縮的總和。3.當同等強度的連續(xù)閾上刺激作用于標本時，出現(xiàn)多個收縮反應(yīng)的融合，稱為強直收縮。后一收縮發(fā)生在前一收縮的舒張期時，稱為不完全強直收縮。后一收縮發(fā)生在前一收縮的收縮期時，各自的收縮完全融合，肌肉處于持續(xù)的收縮狀態(tài)，稱為完全強直收縮。第11頁/共39頁【動物與器材】

蛙、常用手術(shù)器械、玻璃分針、生理信號采集處理系統(tǒng)、肌肉張力換能器、神經(jīng)-肌肉標本屏蔽盒、刺激電極線、引導電極線、雙針刺激電極、滴管、任氏液第12頁/共39頁【實驗步驟】1．破壞腦與脊髓2．剝離皮膚3．剪除軀干上部及內(nèi)臟4．分離兩腿5．制備坐骨神經(jīng)-腓腸肌標本（股骨保留長一些），將標本固定于神經(jīng)-肌標本屏蔽盒第13頁/共39頁6.開機，連接數(shù)據(jù)采集線、刺激輸出線。7.打開實驗軟件，選擇進入實驗項目。8.實驗項目一：“神經(jīng)肌肉”→“刺激強度對骨骼肌收縮的影響”。此實驗中用1根數(shù)據(jù)采集線連接至1通道。開始示波、記錄，刺激參數(shù)：正電壓，強度遞增刺激，初始強度0v（可以改變），強度增量0.005v（可以適當改變），刺激波寬0.2ms，延時0ms，組間延時4s

。當記錄到的收縮強度不隨刺激強度的增大而增大時（此時的刺激強度為最適刺激），停止實驗。做兩個系列：（1）刺激神經(jīng)；（2）直接刺激肌肉。第14頁/共39頁9.實驗項目二：“神經(jīng)肌肉”→“刺激強度對骨骼肌收縮的影響”。開始示波、記錄，用雙針刺激電極直接刺激肌肉。刺激參數(shù)：正電壓，雙刺激，強度（上一實驗項目所測得的最適刺激），刺激波寬0.2ms，延時0ms，重復(fù)次數(shù)1，波間隔（本實驗就是通過逐漸減小波間隔以測出兩個收縮波的疊加情況，可以是200ms、100ms、50ms、25ms、10ms、5ms、2ms、1ms）（可以適當改變）

。第15頁/共39頁9.實驗項目三：“神經(jīng)肌肉”→“刺激強度對骨骼肌收縮的影響”。開始示波、記錄，用雙針刺激電極直接刺激肌肉。刺激參數(shù)：正電壓，串單刺激，強度（上一實驗項目所測得的最適刺激），刺激波寬0.2ms，延時0ms，重復(fù)次數(shù)1，每次刺激改變波間隔和脈沖數(shù)。波間隔和脈沖數(shù)分別可以設(shè)為：（1）500ms，5；（2）200ms，10；（3）100ms，10；（4）50ms，15；（5）20ms，15；（6）10ms，20；（7）5ms，20（也可以采用頻率遞增刺激）。第16頁/共39頁【注意事項】1．制備標本的過程中，注意保持標本的活性；2.刺激輸出線、信號引導線的正確連接；3.肌肉與張力換能器的連接要松緊要適度，太松信號傳遞不靈敏，太緊則容易損壞換能器；4.刺激參數(shù)的正確設(shè)置；5.注意使用解剖器械，以免實驗者受傷。第17頁/共39頁思考題：1.骨骼肌為什么會產(chǎn)生收縮總和和強直收縮？2.骨骼肌具有產(chǎn)生強直收縮這一特性有何生理意義？3.人們?nèi)粘Ｉ钪心男﹦幼鲗儆趶娭笔湛s？第18頁/共39頁綜合性實驗第二部分蛙心搏曲線的描記、期前收縮與代償間歇的觀測

第19頁/共39頁1.學習蛙心臟在體暴露方法2.同步記錄蛙心搏過程（心臟收縮）曲線和心電圖曲線，了解心臟電活動與機械活動的時相關(guān)系3.掌握期前收縮與代償間歇的概念，心肌和骨 骼肌的不同收縮特點。4.學習在體蛙類心臟活動的描記方法觀察心室 的收縮活動的不同時期對額外刺激的反應(yīng)?！緦嶒瀮?nèi)容及目的】第20頁/共39頁

心臟收縮的機械活動，與心臟興奮的產(chǎn)生、傳導和恢復(fù)過程中的生物電變化，是兩個不同的生理過程。心臟收縮的機械活動可以通過心搏曲線記錄下來，而心臟的生物電變化可以通過心電圖表現(xiàn)出來。同時記錄心臟的機械活動和電變化，可以清楚地觀察到兩個生理過程之間的聯(lián)系?！緦嶒炘怼康?1頁/共39頁心肌每發(fā)生一次興奮后，其興奮性會發(fā)生一系列周期性變化，與其它可興奮組織相比，其特點是有效不應(yīng)期特別長，約相當于整個收縮期，甚至可延續(xù)到舒張早期。在此期中，任何強大的刺激均不能使之產(chǎn)生動作電位。此后為相對不應(yīng)期、超常期，發(fā)生在舒張期內(nèi)。因此，在舒張早期之后，給予心室一次閾上刺激，便可在正常節(jié)律到達心室之前，引起一次擴布性興奮和收縮，稱為期前收縮或早搏。期前收縮也有一個有效不應(yīng)期。因此，當竇房結(jié)（兩棲類為靜脈竇）的正常節(jié)律傳到心室時，正好落在這個有效不應(yīng)期內(nèi)，不能引起心室肌的興奮和收縮，心室停留于舒張狀態(tài)，直至下一次正常節(jié)律性興奮到達時才發(fā)生興奮。這個在期前收縮后出現(xiàn)的持續(xù)時間較長的舒張間歇期，稱為代償間歇。本實驗的目的是學習蛙或蟾蜍心在體跳動曲線的記錄方法，并通過期前收縮與代償間歇的觀察，驗證心肌有效不應(yīng)期長的特征及了解心肌興奮性的變化特點。第22頁/共39頁

蛙。生理信號采集處理系統(tǒng)，張力傳感器，刺激電極，引導電極，蛙心夾，支架，常用手術(shù)器械，蛙板，玻璃板，廢物缸，培養(yǎng)皿，滴管，滑輪，棉花，線，任氏液?！緦嶒瀯游锱c器材】第23頁/共39頁1．取一只蛙，雙毀髓，腹部朝上固定于蛙板上。2.暴露心臟：用鑷子提起劍突處皮膚，用粗剪刀剪一小口，由切口處向上呈“V”形剪開胸骨表面皮膚，提起劍突，將粗剪刀伸入胸腔內(nèi)，緊貼胸壁（避免損傷心臟和血管）沿中線剪開胸骨，打開胸腔。用鑷子提起心包膜，并用眼科剪刀仔細剪開心包，暴露出心臟。

【實驗方法】第24頁/共39頁第25頁/共39頁第26頁/共39頁第27頁/共39頁用蛙心夾夾住心尖部，將蛙心夾上的系線繞過滑輪與張力傳感器相連，連接1通道。調(diào)節(jié)滑輪位置，使心臟不離開體腔且能記錄心搏曲線。將引導電極夾，分別夾住刺入上下肢皮下的針形電極。導聯(lián)線連接模擬心電圖標準Ⅱ?qū)?lián)，紅色導聯(lián)線接右前肢，綠色導聯(lián)線接左后肢，黑色導聯(lián)線（接地）接右后肢。連接2通道，觀察心電信號。第28頁/共39頁4.連接生理信號采集處理系統(tǒng)。5．開啟儀器及計算機，打開實驗軟件，選擇進入實驗項目，開始示波、記錄。第29頁/共39頁4．觀察項目項目一：（1）同步記錄心臟的正常心搏曲線和心電圖（2）分析心率（3）分析兩個生理過程之間的聯(lián)系（心電圖的P波與心房收縮波、QRS波群與心室收縮波在時相上的相關(guān)性）第30頁/共39頁第31頁/共39頁第32頁/共39頁項目二：（1）將刺激電極固定，使其兩極與心室相接觸但不妨礙心肌收縮。（2）選擇實驗項目“循環(huán)”模塊中的“期前收縮和代償間歇”項，系統(tǒng)即自動設(shè)置好實驗參數(shù)、彈出刺激器對話框，并處于示波狀態(tài)，此時可觀察到正常的心搏曲線，曲線向上為心室收縮，向下為舒張。(刺激方法詳見后)（3）觀察期前收縮和代償間歇第33頁/共39頁刺激方法：在刺激器對話框中先選擇“觸發(fā)捕捉”，再選擇“下降沿捕捉”，然后在顯示通道中單擊鼠標即可在單擊位置呈現(xiàn)一水平顯示線，調(diào)節(jié)單擊點在屏幕上縱向的位置可調(diào)節(jié)該水平顯示線的高低，該水平顯示線與心搏曲線下降沿的交點就是給予刺激的可能位置（具體位置由發(fā)出“開始捕捉”命令的時刻決定）。由于在舒張早期以后給予刺激才會產(chǎn)生期前收縮，故應(yīng)調(diào)節(jié)水平顯示線至心搏曲線中間偏下的位置。此后每用鼠標點擊刺激器對話框中的“開始捕捉”鍵，刺激器即會在“開始捕捉”命令發(fā)出后、心搏曲線與水平顯示線的第一個下降沿交點處發(fā)出刺激信號，調(diào)節(jié)水平顯示線高低位置及刺激強度即可觀察到期前收縮和代償間歇現(xiàn)象。如需記錄期前收縮和代償間歇波形，應(yīng)在系統(tǒng)記錄狀態(tài)發(fā)“開始捕捉”命令。第34頁/共39頁操作方法：分別于心室收縮期和舒張期的早、中、晚給予單刺激（注意，刺激前后應(yīng)有三四個正常心搏曲線做對照），觀察心搏曲線有無變化，記錄實驗結(jié)果。第35頁/共39頁1．制備標本的過程中，注意保持標本的活性；蛙心夾夾在心尖部，夾持1mm厚左右的心肌。2.調(diào)節(jié)滑輪位置，使心臟不離開體腔且能記錄心搏曲線。3.兩個通道的掃描速度要相同。4.在將電刺激施加于心臟之前，先刺激蛙