2014生理综合性实验

动物生物学综合性实验,动物骨骼肌、心肌生理特性的比较研究,本实验项目安排在学生已经能够正确使用生理学实验的基本仪器设备，初步掌握了一些生理学实验的基本操作技术之后进行的，项目要求学生自己设计、筹备并实施实验，对获得的实验结果进行科学分析，撰写实验论文。通过本实验项目的完成，一方面使学生在理论课中学习的知识得以验证并巩固；更为重要的是，在此过程中学生体验到了自主性获得动物生理科学知识的基本方法，提升了客观地对事物进行观察、比较、分析和综合的能力，以及独立思考、独立解决问题的能力等重要的科学素养，为培养创新人才打下基础。,【总体理念】,【实验目的和实验要求】,（1）通过学生自行拟定实验方案，自主选择实验动物，制备活体骨骼肌、心肌标本，采用不同的实验处理（包括不同化学试剂、药品的处理，不同环境温度，不同前后负荷，不同电刺激参数等），获得2种肌肉收缩的有关数据，分析比较总结出动物骨骼肌、心肌生理特性的异同。,（2）实验过程中尽量做到独立思考、独立解决实际问题，实在解决不了再请教指导老师，老师在实验过程中要观察、了解学生的实验动态及动手能力，并就实验中解决问题的能力打分。（3）实验报告要以科学论文的格式进行撰写，要求格式规范、方法清晰、结果详实、分析得当、结论明确、参考文献引用规范。摘要，前言，材料与方法，结果，讨论，结论,【实验内容和涉及知识点】,1. 骨骼肌、心肌及平滑肌的正常收缩信号记录2. 不同物理因素对骨骼肌收缩的影响3. 不同物理因素对心肌收缩的影响4. 不同物理、化学因素对平滑肌收缩的影响5. 对比分析有关实验数据6. 撰写科学小论文,本项目要求在设计实验时包含如下主要内容，也可以适当增加与本实验项目相关的内容：,【实验结果评价办法 】,学生在实验中解决问题能力的评价：教师在学生实施实验的过程中观察并记录学生的动手能力情况（包括预期实验结果的获得情况），以此为根据评分。（占30）学生实验报告的评价：实验包括要以科学论文的格式进行撰写，评分依据格式规范、方法清晰、结果详实、分析得当、结论明确。（占70）,【实验进度安排】,2014年05月08日- 2014年05月16日 项目一：刺激强度与骨骼肌收缩反应的关系、收缩总和与强直收缩 项目二：蛙心搏曲线的描记、期前收缩与代偿间歇的观测,综合性实验第一部分刺激强度与骨骼肌收缩反应的关系、收缩总和与强直收缩,【实验目的】,1.进一步熟悉蛙坐骨神经及腓肠肌标本的制备方法；巩固生理信号采集处理系统的使用方法2. 掌握阈刺激、阈上刺激和最适刺激的概念，了解刺激强度与肌肉收缩反应大小的一般关系 3. 了解骨骼肌收缩的总和现象4观察不同频率的阈上刺激引起肌肉收缩形式的改变，认识骨骼肌的能够产生强直收缩这一重要生理特性。,【实验原理】,1.腓肠肌是由许多肌纤维组成的，各条肌纤维的兴奋性高低并不相同。实验中，采用单一方波电刺激直接（或通过神经间接）刺激腓肠肌时，如刺激强度太弱，则不能引起肌肉收缩，只有达到一定强度时，才能引起肌肉发生最微弱的收缩。这种刚能引起最小反应的最小刺激强度称阈强度（或称强度阈值、简称阈值）。刚达到阈强度的刺激称阈刺激。随着刺激强度的增加，肌肉收缩也相应的逐步增大，这时刺激的强度超过阈值故称为阈上刺激。当刺激强度增大至某一数值时，肌肉出现最大收缩反应。此时如再继续增加刺激强度，肌肉收缩却不再增大。这种能使肌肉发生最大收缩反应的最小刺激强度称为最适强度。具有这种强度的刺激称为最适刺激。最适刺激引起的肌肉收缩称最大收缩。,2.两个同等强度的阈上刺激，相继作用于肌肉标本，如果刺激间隔大于单收缩的时程，肌肉则出现两个分离的单收缩；如果刺激间隔小于单收缩的时程，则出现两个收缩反应的重叠，称为收缩的总和。3. 当同等强度的连续阈上刺激作用于标本时，出现多个收缩反应的融合，称为强直收缩。后一收缩发生在前一收缩的舒张期时，称为不完全强直收缩。后一收缩发生在前一收缩的收缩期时，各自的收缩完全融合，肌肉处于持续的收缩状态，称为完全强直收缩。,【动物与器材】 蛙、常用手术器械、玻璃分针、生理信号采集处理系统、肌肉张力换能器、神经-肌肉标本屏蔽盒、刺激电极线、引导电极线、双针刺激电极、滴管、任氏液,【实验步骤】1破坏脑与脊髓2剥离皮肤3剪除躯干上部及内脏4分离两腿5制备坐骨神经-腓肠肌标本（股骨保留长一些），将标本固定于神经-肌标本屏蔽盒,6. 开机，连接数据采集线、刺激输出线。7.打开实验软件，选择进入实验项目。8. 实验项目一：“神经肌肉”“刺激强度对骨骼肌收缩的影响”。此实验中用1根数据采集线连接至1通道。开始示波、记录，刺激参数：正电压，强度递增刺激，初始强度0v（可以改变），强度增量0.005v（可以适当改变），刺激波宽0.2ms，延时0ms，组间延时4s 。当记录到的收缩强度不随刺激强度的增大而增大时（此时的刺激强度为最适刺激），停止实验。做两个系列：（1）刺激神经；（2）直接刺激肌肉。,9. 实验项目二：“神经肌肉”“刺激强度对骨骼肌收缩的影响”。开始示波、记录，用双针刺激电极直接刺激肌肉。刺激参数：正电压，双刺激，强度（上一实验项目所测得的最适刺激），刺激波宽0.2ms，延时0ms，重复次数1，波间隔（本实验就是通过逐渐减小波间隔以测出两个收缩波的叠加情况，可以是200ms、100ms、50ms、25ms、10ms、5ms、2ms、1ms）（可以适当改变） 。,9. 实验项目三：“神经肌肉”“刺激强度对骨骼肌收缩的影响”。开始示波、记录，用双针刺激电极直接刺激肌肉。刺激参数：正电压，串单刺激，强度（上一实验项目所测得的最适刺激），刺激波宽0.2ms，延时0ms，重复次数1，每次刺激改变波间隔和脉冲数。波间隔和脉冲数分别可以设为：（1）500ms，5；（2）200ms，10；（3）100ms，10；（4）50ms，15；（5）20ms，15；（6）10ms，20；（7）5ms，20（也可以采用频率递增刺激）。,【注意事项】1制备标本的过程中，注意保持标本的活性；2. 刺激输出线、信号引导线的正确连接； 3. 肌肉与张力换能器的连接要松紧要适度，太松信号传递不灵敏，太紧则容易损坏换能器；4.刺激参数的正确设置；5.注意使用解剖器械，以免实验者受伤。,思考题：1. 骨骼肌为什么会产生收缩总和和强直收缩？2. 骨骼肌具有产生强直收缩这一特性有何生理意义？3. 人们日常生活中哪些动作属于强直收缩？,综合性实验第二部分蛙心搏曲线的描记、期前收缩与代偿间歇的观测,1.学习蛙心脏在体暴露方法2.同步记录蛙心搏过程（心脏收缩）曲线和心电图曲线，了解心脏电活动与机械活动的时相关系 3. 掌握期前收缩与代偿间歇的概念，心肌和骨骼肌的不同收缩特点。4. 学习在体蛙类心脏活动的描记方法观察心室的收缩活动的不同时期对额外刺激的反应。,【实验内容及目的】,心脏收缩的机械活动，与心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电变化，是两个不同的生理过程。心脏收缩的机械活动可以通过心搏曲线记录下来，而心脏的生物电变化可以通过心电图表现出来。同时记录心脏的机械活动和电变化，可以清楚地观察到两个生理过程之间的联系。,【实验原理】,心肌每发生一次兴奋后，其兴奋性会发生一系列周期性变化，与其它可兴奋组织相比，其特点是有效不应期特别长，约相当于整个收缩期，甚至可延续到舒张早期。在此期中，任何强大的刺激均不能使之产生动作电位。此后为相对不应期、超常期，发生在舒张期内。因此，在舒张早期之后，给予心室一次阈上刺激，便可在正常节律到达心室之前，引起一次扩布性兴奋和收缩，称为期前收缩或早搏。期前收缩也有一个有效不应期。因此，当窦房结（两栖类为静脉窦）的正常节律传到心室时，正好落在这个有效不应期内，不能引起心室肌的兴奋和收缩，心室停留于舒张状态，直至下一次正常节律性兴奋到达时才发生兴奋。这个在期前收缩后出现的持续时间较长的舒张间歇期，称为代偿间歇。本实验的目的是学习蛙或蟾蜍心在体跳动曲线的记录方法，并通过期前收缩与代偿间歇的观察，验证心肌有效不应期长的特征及了解心肌兴奋性的变化特点。,蛙。生理信号采集处理系统，张力传感器，刺激电极，引导电极，蛙心夹，支架，常用手术器械，蛙板，玻璃板，废物缸，培养皿，滴管，滑轮，棉花，线，任氏液。,【实验动物与器材】,1取一只蛙，双毁髓，腹部朝上固定于蛙板上。2. 暴露心脏：用镊子提起剑突处皮肤，用粗剪刀剪一小口，由切口处向上呈“V”形剪开胸骨表面皮肤，提起剑突，将粗剪刀伸入胸腔内，紧贴胸壁（避免损伤心脏和血管）沿中线剪开胸骨，打开胸腔。用镊子提起心包膜，并用眼科剪刀仔细剪开心包，暴露出心脏。,【实验方法】,用蛙心夹夹住心尖部，将蛙心夹上的系线绕过滑轮与张力传感器相连，连接1通道。调节滑轮位置，使心脏不离开体腔且能记录心搏曲线。将引导电极夹，分别夹住刺入上下肢皮下的针形电极。导联线连接模拟心电图标准导联，红色导联线接右前肢，绿色导联线接左后肢，黑色导联线（接地）接右后肢。连接2通道，观察心电信号。,4. 连接生理信号采集处理系统。5开启仪器及计算机，打开实验软件，选择进入实验项目，开始示波、记录。,4观察项目项目一：（1）同步记录心脏的正常心搏曲线和心电图（2）分析心率（3）分析两个生理过程之间的联系（心电图的P波与心房收缩波、QRS波群与心室收缩波在时相上的相关性）,项目二：（1）将刺激电极固定，使其两极与心室相接触但不妨碍心肌收缩。（2）选择实验项目“循环”模块中的“期前收缩和代偿间歇”项，系统即自动设置好实验参数、弹出刺激器对话框，并处于示波状态，此时可观察到正常的心搏曲线，曲线向上为心室收缩，向下为舒张。(刺激方法详见后)（3）观察期前收缩和代偿间歇,刺激方法：在刺激器对话框中先选择“触发捕捉”，再选择“下降沿捕捉”，然后在显示通道中单击鼠标即可在单击位置呈现一水平显示线，调节单击点在屏幕上纵向的位置可调节该水平显示线的高低，该水平显示线与心搏曲线下降沿的交点就是给予刺激的可能位置（具体位置由发出“开始捕捉”命令的时刻决定）。由于在舒张早期以后给予刺激才会产生期前收缩，故应调节水平显示线至心搏曲线中间偏下的位置。此后每用鼠标点击刺激器对话框中的“开始捕捉”键，刺激器即会在“开始捕捉”命令发出后、心搏曲线与水平显示线的第一个下降沿交点处发出刺激信号，调节水平显示线高低位置及刺激强度即可观察到期前收缩和代偿间歇现象。如需记录期前收缩和代偿间歇波形，应在系统记录状态发“开始捕捉”命令。,操作方法：分别于心室收缩期和舒张期的早、中、晚给予单刺激（注意，刺激前后应有三四个正常心搏曲线做对照），观察心搏曲线有无变化，记录实验结果。,1制备标本的过程中，注意保持标本的活性；蛙心夹夹在心尖部，夹持1mm厚左右的心肌。2. 调节滑轮位置，使心脏不离开体腔