人体及动物生理学实验-总论

生理学实验physiological experiment,曲阜师范大学生命科学学院徐金会,与我联系TOUCH WITH ME,信箱：生命科学学院E-MAIL： 公共邮箱： 密码： TEL本次学习内容,生理科学实验总论生物（生理）信号采集处理系统生理实验模拟教学软件,生理科学实验总论,第一节 绪论第二节 实验动物基本知识第三节 动物实验技术第四节 常用实验仪器与设备,第一节 绪论,一、课程的性质二、目的三、要求,一、课程的性质,1实践是知识的来源。生理学的理论均来源于实际观察，而且必须通过设计完善的实验来检验、修正和发展。2. 通过实践，可锻炼观察问题、分析问题、解决问题的能力。在实验过程中培养科学工作的严肃态度、严格的要求、严密的工作方法和实事求是的工作作风。3 生理实验理论性很强，与形态课区别较大，具有一定的趣味性。,二、目的,初步掌握生理学实验的基本操作技术，了解获得生理学知识的科学方法；验证和巩固生理学的基本理论；培养科学作风和分析解决问题的能力。,三、要求,1. 实验前：仔细阅读实验手册，复习有关理论。做到充分理解，预测该实验各个步骤应得的结果和可能发生的误差。,2. 实验中,考勤和纪律：上课关掉手机或设为振动；电子设备严禁与实验室计算机连接。安全：器材安放整齐，认真循序操作；严格遵守规章制度。多动手，多观察，多思考：严密地、全面地观察实验中出现的现象，随时记录，并联系讲授内容进行思考。,3实验后,整理和清洗实验用品，如有损坏应报告授课教师。必须在教师清点检查过仪器和器械后，方可离开。按规定处理动物尸体。各组按顺序轮流值日，整理卫生。整理实验记录，按要求撰写实验报告。,生理实验报告的写作格式,1表头：姓名/学号/班级/组别/日期/操作者2实验题目3实验目的4材料与方法（动物、药品、仪器、步骤）5实验结果6分析与讨论7结论,实验结果,实验中最重要的部分，应该忠实、详细、正确地记述实验过程中所观察到的现象。一定随时记录，不可单凭记忆，否则容易发生错误或遗漏。数据可以绘制成图表。图形曲线应合理剪切、归类、粘贴、描绘，并加以标注和必要的文字说明，如曲线的名称，刺激的施加和药物的处理等。,分析与讨论,首先判断结果是否为预期结果，根据已知的理论对实验结果进行针对性的解释和分析。非预期的结果要分析可能的原因。还要指出实验结果的生理意义。实验报告中最具创造性的工作。,结论,本实验结果中能够归纳出一般的，概括性的判断，即这一实验所能验证的概念、原则或理论的简明总结。应与实验目的相呼应。,1. Animal2. Equipment3. Information4. Reagent,生命科学实验研究的四个基本条件,生理科学实验基本程序,实验动物,采集数据,结果分析,实验系统,数据统计,机理探讨,结论,实验阶段,分析阶段,第二节 实验动物基本知识,实验动物（laboratory animal）是指经人工培育，对其携带微生物实行控制，遗传背景明确，来源清楚，可用于科学实验、药品、生物制品的生产和检定及其它科学研究的动物。实验用动物（animal for reseach）是指一切能用于科学实验的动物，其中除实验动物外，还包括野生动物、经济动物和观赏动物。,一、实验动物的种类,蟾蜍属两栖动物，其一些基本生命活动与哺乳动物近似，其离体组织和器官所需的生理环境比较简单 (无须供氧和恒温)。 蟾蜍常用于神经生理、肌肉生理、心脏生理，微循环、水肿等实验。,蟾蜍（Toad）,小鼠被广泛的用于生物学、医学、兽医学、生理学、遗传学、药理、毒理、肿瘤、放射性、食品、生物制品等的科研、生产和教学。,小鼠（Mouse ),大鼠应用于生理学、药理学、免疫学，内分泌学、神经生理、营养学、传染病、肿瘤和肝外科等的研究。,大鼠（Rat ),常用于免疫学、微生物学、传染病学、听觉生理、实验性坏血症等研究。,豚鼠（Guinea pig ),常用于免疫学、肿瘤、实验生理学、生殖生理、遗传性疾病等的方面的研究，制造生物制品。,家兔(Rabbit ),猫的神经系统和循环系统较发达，与人很相似。常用于神经、循环和呼吸方面的实验。,猫（Cat）,常用于基础医学、药理、毒理学、实验外科学、行为学、肿瘤学等方面研究,犬(Dog ),Beagle,常应用于皮肤烧伤、肿瘤学、免疫学、心血管及糖尿病、遗传性和营养性疾病、移植、外科手术等方面的研究,猪(Pig),主要用于传染病学、药理学和毒理学、生殖生理、口腔医学）营养、代谢、行为学和高级神经活动研究及老年病、器官移植、眼科、内分泌病和畸胎学、肿瘤学,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亲子（子女与年青的父母）进行交配，而培养出来的遗传基因纯化的品系。（F98.6% ）,杂交一代 由两个近交系杂交产生的子一代称为杂交一代。它既有近交系动物的特点，又获得了杂交优势。,封闭群 在同一血缘品系内，不以近交方式，而进行随机交配繁衍，经五年以上育成的相对维持同一血缘关系的种群。,二、实验动物的分类,1.按遗传学特征分类,突变品系 在育种过程中，由于单个基因的突变，或将某个基因导入，或通过多次回交“留种”，而建立一个同类突变品系，此类个体中有具同样遗传缺陷或病态。,非纯系 即一般任意交配繁殖的杂种动物。杂种动物具有旺盛的生命力，适应性强，繁殖率高，生长快，易于饲养管理。个体差异大，反应性不规则，实验结果的重复性差。但其中包含有最敏感的与最不敏感的两种极端的个体。,普通动物（Conventional animals ,CV） 又称一级动物，是微生物控制要求中最低的一个级别的动物，要求不带有动物烈性传染病和人畜共患病原体。,2.按微生物学分类,实验动物所带的一些病原体不但影响动物本身，更重要的是影响了试验的准确性。为了保证实验的准确性、可重复性，必须对实验动物所携带的其他生物体加以控制。,无特殊病原体动物（Specific pathogens free animal，SPF动物） SPF动物又称三级动物，除不带有普通动物、清洁动物应排除的病原体外，还应排除有潜在感染或条件性致病的病原体，以及对实验干扰大的病原体。,无菌动物（Germfree animals，GF）和悉生动物（Gnotobiotic animals，GN） 四级动物。无菌动物是指采用当前的技术手段无法在动物体表、体内检出一切其他生物体。,清洁动物（Clean animals ,CL） 又称二级动物，除不带有普通动物应排除的病原体外，还不应携带对动物危害大和对科学实验干扰大的病原体。,实验动物级别对科研实验结果影响的比较,三、实验动物的种、系选择,实验动物的种属选择,应注意影响动物实验效果的各种因素。医学研究尽可能选择其结构、功能和代谢特点接近于人类的动物，不同种属的动物对于同一刺激的反应也不同。例如，过敏反应或变态反应的研究宜选用豚鼠，因为豚鼠易于致敏。因家兔体温变化灵敏，故常用于发热、热原检定、解热药和过热的实验。狗、大鼠、 家兔常用于高血压的研究。,实验动物品系的选择,同一种属动物的不同品系，对同一刺激的反应也有很大差异。例如：DBA2小鼠100的可发生听源性癫痫发作；而C57BL小鼠根本不出现这种反应,实验动个体的选择,同一品系的实验动物，对同一刺激物反应存在着个体差异。年龄、体重、性别、生理状态和健康情况不同，会导致不同结果。,第三节 动物实验技术,进行动物实验时的各种实验方法和操作技术,1.急性动物实验方法：短时间内观察机体和器官的功能和代谢变化；优点：时间短，效率高，条件易控制；缺点：非自然生活状态。,2.慢性动物实验方法：较长时期内观察机体的的功能和代谢变化；优点：接近自然生活和生理状态，结果比较真实；缺点：时间长，条件难控制，干扰因素多。,一、实验方法,二、动物实验操作技术,1. 手术器械2. 生理溶液：任氏液、台氏液；麻醉剂；抗凝剂,3. 基本操作方法,捕捉、麻醉、固定备皮：剪毛、拔毛、剃毛消毒切开皮肤分离组织：血管、神经、肌肉、骨骼插管技术：血管、气管、输尿管采血技术：,第四节 生理科学实验常用仪器和设备,生物信息：反映机体的功能和代谢状态化学信息：各种生命物质及代谢产物等的化学特性。生物信息：血压、呼吸、肌肉张力、脉搏、视 觉、情绪等物理信息：生物电、生物声、生物光、生物磁等,一、生物信号,1、生理信号：血压、张力、呼吸量等。生理信号拾取器件：换能器（传感器）换能器是一种能将机械能、化学能、光能等非电量形式的能量转换为电能的器件或装置。,换能器,PH值,温度,声音,磁场,生理信号基本特性：低频（直流）、低幅,信号名称 幅度 频谱(Hz)血流(主动脉) 1300ml/s DC20心输出量 425L/min DC20心阻抗 15500 DC60呼吸流量 501000 ml/次 DC5 心音 0.12 0.0052k 动脉血压 10400mmHg DC50,2、生物电信号,心电图、脑电图、皮肤电 、细胞电位等。生物电信号拾取器件：电极电极是将离子电流转换成电子电流的一种器件。,组织,电极,幅度(mV) 频谱(Hz) 源阻抗(K) 极化电压(mV) 干扰电压(V)心电图 0.18 0.2100 数十 300 数伏脑电图 0.011 160 : 100 :皮肤电 0.050.2 1100 : 300 : 细胞电位 0.1100 DC10000 : 几个 ：胃电图 0.011 DC1 数十 300 数伏,生物电基本特性,低频，低幅，源阻抗大,电极极化电压：处理好时表现为直流特性（100mV），用直流放大器时，信号直流成分被干扰，放大器饱和,干扰信号：50Hz交流电干扰信号，生物电信号的相互干扰 ECG与肌电、皮肤电,二、刺激系统,电子刺激器锌铜弓刺激电极,电子刺激器的波形及参数,三、经典记录仪器,记纹鼓生理记录仪示波器,生物机能实验系统，集生物信号放大、数据采集、数据处理等功能于一体的多功能生理科学实验仪器。,四、微机生物信号采集处理系统,硬件软件,PowerLab多通道生理信号采集与处理系统：澳大利亚埃德仪器有限公司ADInstruments内置式PcLab：北京微信斯达科技发展有限责任公司MedLab微机生物信号采集处理系统成都仪器厂泰盟BL-310，BL-420遨生MSP600，ASB240U,交流,直流,采用频率、模拟信号和数字信号,模-数转换器（analog-to-digital converter）简称A/D数-模转换器（digital-to-