1、生理學(xué)實(shí)驗(yàn)physiological experiment,曲阜師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院徐金會(huì),與我聯(lián)系TOUCH WITH ME,信箱：生命科學(xué)學(xué)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(xué)習(xí)內(nèi)容,生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)總論生物（生理）信號(hào)采集處理系統(tǒng)生理實(shí)

2、驗(yàn)?zāi)M教學(xué)軟件,,生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)總論,第一節(jié) 緒論第二節(jié) 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物基本知識(shí)第三節(jié) 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技術(shù)第四節(jié) 常用實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備,第一節(jié) 緒論,一、課程的性質(zhì)二、目的三、要求,一、課程的性質(zhì),1．實(shí)踐是知識(shí)的來(lái)源。生理學(xué)的理論均來(lái)源于實(shí)際觀察，而且必須通過(guò)設(shè)計(jì)完善的實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)、修正和發(fā)展。2. 通過(guò)實(shí)踐，可鍛煉觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)科學(xué)工作的嚴(yán)肅態(tài)度、嚴(yán)格的要求、嚴(yán)密的工作方法和實(shí)事求是的工

3、作作風(fēng)。3． 生理實(shí)驗(yàn)理論性很強(qiáng)，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(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技術(shù)，了解獲得生理學(xué)知識(shí)的科學(xué)方法；驗(yàn)證和鞏固生理學(xué)的基本理論；培養(yǎng)科學(xué)作風(fēng)和分析解決問(wèn)題的能力。,三、要求,1. 實(shí)驗(yàn)前：仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，復(fù)習(xí)有關(guān)理論。做到充分理解，預(yù)測(cè)該實(shí)驗(yàn)各個(gè)步驟應(yīng)得的結(jié)果和可能發(fā)生的誤差。,2. 實(shí)驗(yàn)中,考勤和紀(jì)律：上課關(guān)掉手機(jī)或設(shè)為振動(dòng)；電子設(shè)備嚴(yán)禁與實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)連接。安全：器材安放整齊，

4、認(rèn)真循序操作；嚴(yán)格遵守規(guī)章制度。多動(dòng)手，多觀察，多思考：嚴(yán)密地、全面地觀察實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象，隨時(shí)記錄，并聯(lián)系講授內(nèi)容進(jìn)行思考。,3．實(shí)驗(yàn)后,整理和清洗實(shí)驗(yàn)用品，如有損壞應(yīng)報(bào)告授課教師。必須在教師清點(diǎn)檢查過(guò)儀器和器械后，方可離開。按規(guī)定處理動(dòng)物尸體。各組按順序輪流值日，整理衛(wèi)生。整理實(shí)驗(yàn)記錄，按要求撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。,生理實(shí)驗(yàn)報(bào)告的寫作格式,1．表頭：姓名/學(xué)號(hào)/班級(jí)/組別/日期/操作者2．實(shí)驗(yàn)題目3．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．材料與方法（

5、動(dòng)物、藥品、儀器、步驟）5．實(shí)驗(yàn)結(jié)果6．分析與討論7．結(jié)論,實(shí)驗(yàn)結(jié)果,實(shí)驗(yàn)中最重要的部分，應(yīng)該忠實(shí)、詳細(xì)、正確地記述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所觀察到的現(xiàn)象。一定隨時(shí)記錄，不可單憑記憶，否則容易發(fā)生錯(cuò)誤或遺漏。數(shù)據(jù)可以繪制成圖表。圖形曲線應(yīng)合理剪切、歸類、粘貼、描繪，并加以標(biāo)注和必要的文字說(shuō)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(jié)果是否為預(yù)期結(jié)果，根據(jù)已知的理論對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行針對(duì)性的解釋和分析。非預(yù)期的結(jié)果要分析可

6、能的原因。還要指出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的生理意義。實(shí)驗(yàn)報(bào)告中最具創(chuàng)造性的工作。,結(jié)論,本實(shí)驗(yàn)結(jié)果中能夠歸納出一般的，概括性的判斷，即這一實(shí)驗(yàn)所能驗(yàn)證的概念、原則或理論的簡(jiǎn)明總結(jié)。應(yīng)與實(shí)驗(yàn)?zāi)康南嗪魬?yīng)。,1. Animal2. Equipment3. Information4. Reagent,生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的四個(gè)基本條件,生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本程序,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,采集數(shù)據(jù),結(jié)果分析,實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),,數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),機(jī)理探討

7、,結(jié)論,,,,,,,,,,實(shí)驗(yàn)階段,,,,,分析階段,第二節(jié) 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物基本知識(shí),實(shí)驗(yàn)動(dòng)物（laboratory animal）是指經(jīng)人工培育，對(duì)其攜帶微生物實(shí)行控制，遺傳背景明確，來(lái)源清楚，可用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)、藥品、生物制品的生產(chǎn)和檢定及其它科學(xué)研究的動(dòng)物。實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物（animal for reseach）是指一切能用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物，其中除實(shí)驗(yàn)動(dòng)物外，還包括野生動(dòng)物、經(jīng)濟(jì)動(dòng)物和觀賞動(dòng)物。,一、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的種類,,蟾蜍屬兩棲動(dòng)物，其一些

8、基本生命活動(dòng)與哺乳動(dòng)物近似，其離體組織和器官所需的生理環(huán)境比較簡(jiǎn)單 (無(wú)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(shí)驗(yàn)。,蟾蜍（Toad）,小鼠被廣泛的用于生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、獸醫(yī)學(xué)、生理學(xué)、遺傳學(xué)、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(xué)。,小鼠（Mouse ),大鼠應(yīng)用于生理學(xué)、藥理學(xué)、免疫學(xué)，內(nèi)分泌學(xué)、神經(jīng)生理、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、傳染病、腫瘤和肝外科等的研究。,大鼠（Rat ),常用于免疫學(xué)、微

9、生物學(xué)、傳染病學(xué)、聽覺生理、實(shí)驗(yàn)性壞血癥等研究。,豚鼠（Guinea pig ),常用于免疫學(xué)、腫瘤、實(shí)驗(yàn)生理學(xué)、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(dá)，與人很相似。常用于神經(jīng)、循環(huán)和呼吸方面的實(shí)驗(yàn)。,貓（Cat）,常用于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、藥理、毒理學(xué)、實(shí)驗(yàn)外科學(xué)、行為學(xué)、腫瘤學(xué)等方面研究,犬(Dog ),Beagle,常應(yīng)用于皮膚燒傷、腫瘤學(xué)、免疫學(xué)、心血管及糖尿病、遺傳性和營(yíng)

10、養(yǎng)性疾病、移植、外科手術(shù)等方面的研究,豬(Pig),主要用于傳染病學(xué)、藥理學(xué)和毒理學(xué)、生殖生理、口腔醫(yī)學(xué)）營(yíng)養(yǎng)、代謝、行為學(xué)和高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)研究及老年病、器官移植、眼科、內(nèi)分泌病和畸胎學(xué)、腫瘤學(xué),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(jìn)行交配，而培養(yǎng)出來(lái)的遺傳基因純化的品系。（F＝98.6% ）,雜交一代 由兩個(gè)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(dòng)物的特點(diǎn)，又獲得了雜交優(yōu)勢(shì)。,封閉群 在同一血緣品系內(nèi)，不以近交方式，而進(jìn)行隨機(jī)交配繁衍，經(jīng)五年以上育成的相對(duì)維持同一血緣關(guān)系的種群。,二、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的分類,1.按遺傳學(xué)特征分類,突變品系 在育種過(guò)程中，由于單個(gè)基因的突變，或?qū)⒛硞€(gè)基因?qū)耄蛲ㄟ^(guò)多次回交“留種”，而建立一個(gè)同類突變品系，此類個(gè)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(dòng)物。雜種動(dòng)物具有旺盛的生命力，適應(yīng)性強(qiáng)，繁殖率高

12、，生長(zhǎng)快，易于飼養(yǎng)管理。個(gè)體差異大，反應(yīng)性不規(guī)則，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性差。但其中包含有最敏感的與最不敏感的兩種極端的個(gè)體。,普通動(dòng)物（Conventional animals ,CV） 又稱一級(jí)動(dòng)物，是微生物控制要求中最低的一個(gè)級(jí)別的動(dòng)物，要求不帶有動(dòng)物烈性傳染病和人畜共患病原體。,2.按微生物學(xué)分類,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物所帶的一些病原體不但影響動(dòng)物本身，更重要的是影響了試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。為了保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性、可重復(fù)性，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物所攜帶的其他生物體加以

13、控制。,無(wú)特殊病原體動(dòng)物（Specific pathogens free animal，SPF動(dòng)物） SPF動(dòng)物又稱三級(jí)動(dòng)物，除不帶有普通動(dòng)物、清潔動(dòng)物應(yīng)排除的病原體外，還應(yīng)排除有潛在感染或條件性致病的病原體，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)干擾大的病原體。,無(wú)菌動(dòng)物（Germfree animals，GF）和悉生動(dòng)物（Gnotobiotic animals，GN） 四級(jí)動(dòng)物。無(wú)菌動(dòng)物是指采用當(dāng)前的技術(shù)手段無(wú)法在動(dòng)物體表、體內(nèi)檢出一切其他生物體。,清潔動(dòng)物

14、（Clean animals ,CL） 又稱二級(jí)動(dòng)物，除不帶有普通動(dòng)物應(yīng)排除的病原體外，還不應(yīng)攜帶對(duì)動(dòng)物危害大和對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)干擾大的病原體。,,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物級(jí)別對(duì)科研實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的比較,三、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的種、系選擇,,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的種屬選擇,應(yīng)注意影響動(dòng)物實(shí)驗(yàn)效果的各種因素。醫(yī)學(xué)研究盡可能選擇其結(jié)構(gòu)、功能和代謝特點(diǎn)接近于人類的動(dòng)物，不同種屬的動(dòng)物對(duì)于同一刺激的反應(yīng)也不同。例如，過(guò)敏反應(yīng)或變態(tài)反應(yīng)的研究宜選用豚鼠，因?yàn)殡嗍笠子谥旅?。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(guò)熱的實(shí)驗(yàn)。狗、大鼠、 家兔常用于高血壓的研究。,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品系的選擇,同一種屬動(dòng)物的不同品系，對(duì)同一刺激的反應(yīng)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(yīng),實(shí)驗(yàn)動(dòng)個(gè)體的選擇,同一品系的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，對(duì)同一刺激物反應(yīng)存在著個(gè)體差異。年齡、體重、性別、生理狀態(tài)和健康情況不同，會(huì)導(dǎo)致不同結(jié)果。,第三節(jié) 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技術(shù),進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí)的各種實(shí)驗(yàn)方法和操作

16、技術(shù),1.急性動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方法：短時(shí)間內(nèi)觀察機(jī)體和器官的功能和代謝變化；優(yōu)點(diǎn)：時(shí)間短，效率高，條件易控制；缺點(diǎn)：非自然生活狀態(tài)。,2.慢性動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方法：較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)觀察機(jī)體的的功能和代謝變化；優(yōu)點(diǎn)：接近自然生活和生理狀態(tài)，結(jié)果比較真實(shí)；缺點(diǎn)：時(shí)間長(zhǎng)，條件難控制，干擾因素多。,一、實(shí)驗(yàn)方法,,二、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)操作技術(shù),1. 手術(shù)器械2. 生理溶液：任氏液、臺(tái)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(shù)：血管、氣管、輸尿管采血技術(shù)：,第四節(jié) 生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器和設(shè)備,生物信息：反映機(jī)體的功能和代謝狀態(tài)化學(xué)信息：各種生命物質(zhì)及代謝產(chǎn)物等的化學(xué)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(hào),1、生理信號(hào)：血壓、張力、呼吸量等。生理信號(hào)拾取器件：換能器（傳感器）換能器是一種能將機(jī)械能、化學(xué)能、光能等非電量形

18、式的能量轉(zhuǎn)換為電能的器件或裝置。,換能器,,PH值,溫度,聲音,磁場(chǎng),生理信號(hào)基本特性：低頻（直流）、低幅,信號(hào)名稱 幅度 頻譜(Hz)血流(主動(dòng)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(dòng)脈血壓 10~400mmHg DC~50,2

20、、生物電信號(hào),心電圖、腦電圖、皮膚電 、細(xì)胞電位等。生物電信號(hào)拾取器件：電極電極是將離子電流轉(zhuǎn)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(xì)胞電位 0.1~100 DC~10000 : 幾個(gè) ：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(shí)表現(xiàn)為直流特性（100mV），用直流放大器時(shí)，信號(hào)直流成分被干擾，放大器飽和,干擾信號(hào)：50Hz交流電干擾信號(hào)，生物電信號(hào)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(jī)能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，集生物信號(hào)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(xué)實(shí)驗(yàn)儀器。,四、微機(jī)生物信號(hào)采集處理系統(tǒng),硬件軟件,,PowerLab多通道生理信

24、號(hào)采集與處理系統(tǒng)：澳大利亞埃德儀器有限公司ADInstruments內(nèi)置式PcLab：北京微信斯達(dá)科技發(fā)展有限責(zé)任公司MedLab微機(jī)生物信號(hào)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(hào)和數(shù)字信號(hào),模-數(shù)轉(zhuǎn)換器（analog-to-digital converter）簡(jiǎn)稱A/D數(shù)-模轉(zhuǎn)換器（digital-to-analog converter）簡(jiǎn)稱D

25、/A,模擬信號(hào)：在時(shí)域是連續(xù)的信號(hào),t,數(shù)字信號(hào)：在時(shí)域是不連續(xù)的信號(hào),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二熟悉生物信號(hào)采集處理系統(tǒng),BL-310、MSP600、ASB240U、BL-420F說(shuō)明書，使用手冊(cè)，幫助菜單零點(diǎn)校正定標(biāo)：量的標(biāo)定和單位轉(zhuǎn)換快捷工具欄：刺激器設(shè)置、數(shù)據(jù)測(cè)量菜單欄：文件、輸入信號(hào)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目/模塊,具體學(xué)習(xí)要求,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三生理科學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)總論常用實(shí)驗(yàn),謝謝,下次實(shí)驗(yàn),蟾蜍坐骨神經(jīng)-腓腸肌標(biāo)本的制備。去大腦僵