生理学呼吸运动

1、华南师范大学实验报告学生姓名 吴婉虹 学 号 20112501037 专 业生物科学年级、班级 11 科二课程名称生理学实验实验时间 2014 年 5 月 20 日实验项目 家兔呼吸运动的调节实验指导老师 胡学军 实验评分家兔呼吸运动的调节室温： 25左右实验时间： 2014年5月 20日作者： 吴婉虹 合作者： 陈普俊、陆雪丽、梁伟琪、吴晓丹、许佩珩一、实验对象和材料实验对象： 家兔 实验试剂： 麻醉剂（ 2%戊巴比妥钠 2ml/Kg ）、生理盐水、 50mg/ml 尼可刹米注 射液实验器具： 常规手术器械、 手术刀、手术剪、 镊子、眼科剪、 金冠剪、玻璃分针、棉花、纱布、棉线、小弯钩、烧杯

2、、污物缸、兔手术台、塑料绳、棉 签、20ml 注射器、1ml 注射器、照明灯、保护电极、滑轮、支架、PowerLab 生理实验系统、气管插管、张力传器感二、实验方法与步骤（一）动物麻醉固定称重，麻醉（耳缘静脉注射 2%戊巴比妥钠 2ml/Kg ）、固定（仰式）、剪颈 部和胸部剑突位置毛、剪颈部皮肤 5 6cm（二）颈部气管及神经分离手术1. 钝性分离颈部肌肉等组织2. 暴露气管、穿线、手术刀手术剪 T 形切口，事先准备好的棉签将气管中的血 块弄出，插好气管插管 并结扎。3. 分离双侧迷走神经，分别穿 2 线备用（三）剑突软骨分离手术1. 用手触摸到剑突所在位置后剪毛，用手术刀或手术剪从腹白线剪

3、开约2cm，不可超出 2cm2. 用手术剪小心剪去剑突上面的结缔组织膜，暴露剑突，观察剑突骨柄与膈肌 的位置3. 用手术刀小心刮去剑突的骨柄上方组织，用金冠剪小心剪骨柄，注意不要剪 断骨柄下方的膈肌。可见到家兔一呼一吸带动剑突运动。（四）观察实验项目1. 连接好实验装置， 用棉线上的小弯钩勾住剑突， 通过滑轮与张力换能器连接， 调节好力度大小，设置调节通道 2 和刺激器参数2. 记录家兔平静呼吸的运动曲线，观察家兔吸气和呼气时候对应的曲线方向3. 增加无效腔：另一侧用止血钳夹闭4. 增加气道阻力：同时夹闭气管插管两侧管5. 肺的牵张反射实验1） 一侧气管胶管用 20ml 大注射器吸入 20ml

4、 空气，待呼吸运动平稳后，夹 闭气管插管的一侧胶管，在家兔吸气之末，用三个呼吸节律时间徐徐向 家兔肺内注入 20ml 空气，观察记录呼吸运动曲线的变化。 实验后立即打 开夹闭的侧管。2） 同法，于呼气之末用 20ml 注射器抽取肺内气体 20ml（维持 3 个呼 吸节律时间），观察呼吸的运动曲线6. 注射尼可刹米（ 50mg/ml,用量 0.5ml）7. 迷走神经传导：同时结扎两侧迷走神经，二人同时操作，第一结要紧、狠。8. 阻断迷走神经传导的基础上，重复步骤 4 的肺牵张反射实验9. 断双侧迷走神经，分别刺激中枢端和外周端，观察呼吸曲线变化10. 气胸实验：剪开并剪断右侧肋骨三、实验结果图

5、1：平静呼文件吸1运动曲线平静呼吸时，家兔的呼吸肌有节律地收缩和舒张，如图 1,所示，家兔的呼吸运动持续地节律性地进行。图中上升波为吸气期，下降波为呼气期。图2 增加无效腔后的呼吸运动曲线文件12014-05-20 16:58:19.625)Vm(2道通2203040 50 1:001:10 1:20 1:30 1:40 1:50 2:00 2:103由图 2 可以清楚地观察到，用止血钳夹闭一侧气管，增加无效腔，呼吸频率 明显增大，呼吸加强图 3 增加气道阻力文后件的1 呼吸运动曲线2014-05-20 16:58:19.625)Vm(2道通2:104 2:152:202:255 2:302:

6、352:402:452:502:553:0043如图 3，夹闭两侧气管，增加起到阻力，家兔呼吸加深，呼吸频率减慢。图4 注入空气后的呼吸运动曲线如图 4，在吸气末向肺内注入 20ml 空气，同时夹闭气管插管的另一侧管， 可 观察到家兔的呼吸有一段时间停留在呼气阶段。图 5 抽取肺内气体后的呼吸运动曲线文件1)Vm(2道通-52002-01-01 0:33:42.515呼2:092:112:132:142:152:162:172:0714如图 5，在呼气末向肺内抽出 20ml 空气，同时夹闭气管插管的另一侧管， 可观察到家兔的呼吸有一段时间停留在吸气阶段。图 6.注入尼可刹米后的呼吸运动曲线12

7、32014-05-20 17:20:28.6711:381:14801:42 1:44 1:46 1:48 1:50 1:52 1:54 1:56 1:58如图 6 所示，注入尼可刹米后，家兔呼吸运动曲线无明显变化图 7 双结扎迷走神经的呼吸运动曲线2014-05-20 17:20:28.671如图 7 所示，结扎家兔的两侧迷走神经，刚开始呼吸运动曲线紊乱，这是由 家兔挣扎引起的误差，随后可见吸气延长、加深，呼吸加深变慢。图 8 结扎迷走神经后家兔呼吸运动牵张反射（充气）123)Vm(2道通2014-05-20 17:31:34.5788642035 22 40 45 50 55 1:00 1

8、:05 1:10 1:15 1:20 如图 8 所示，结扎迷走神经后，在夹闭一侧气管的情况下，在吸气末向肺内 注入 20.ml 空气，家兔呼吸运动曲线无明显变化。图 9 结扎迷走神经后家兔呼吸运动牵张反射（抽气）123)Vm2014-05-20 17:31:34.57825 26如图 9 所示，结扎迷走神经后，在夹闭一侧气管的情况下，在在呼气末从肺 内抽取 20.ml 空气，家兔呼吸运动曲线无明显变化。图 10 刺激迷走神经中枢端的呼吸运动曲线123)V(1道通2014-05-20 17:37:32.8285)Vm(2道通如图 10，剪断双侧迷走神经后，刺激迷走神经中枢端，家兔呼吸幅度变小，

9、频率加快。图 11 刺激迷走神经外周端的呼吸运动曲线)Vm(2道通305:105:155:205:25 5:30 5:355:402014-05-20 17:37:32.8285432101如图 11，剪断双侧迷走神经后， 刺激迷走神经外周端， 家兔呼吸运动曲线无 明显变化。图 12 形成气胸后的呼吸运动曲线123由家兔挣扎引起的误差，随后可见家兔呼吸幅度和频率都变小四、分析与讨论1. 正常的呼吸曲线如图 1，正常的呼吸运动，是肋间外肌和膈肌在神经系统控制下进行的有节 律的收缩和舒张造成的。图中升波为吸气期，它主要是由吸气神经元放电产生； 而降波为呼气期， 它是由呼气神经元放电产生。 膈肌的收

10、缩活动受来自中枢的传 出神经支配，传出冲动的节律与频率，影响膈肌的收缩节律、频率与强度。2. 增加无效腔后的呼吸运动在双侧迷走神经保持完整时， 增加无效腔后， 肺内空气的更新率下降， 促使 O2 分压下降， CO2分压上升；缺氧导致家兔体内的 O2 含量降低， CO2含量增高； 吸入 CO2 后同样导致 CO2含量上升。而 CO2 对呼吸的影响主要通过中枢化学感 受器对呼吸运动起调节作用； 而 O2 对呼吸的影响是通过外周化学感受器实现的。 由于两者的影响同时刺激中枢化学感受器和外周化学感受器， 使其反射性的调节 使呼吸加深加快。3. 增加气道阻力对呼吸运动的影响如图 3，增加气道阻力，家兔呼

11、吸加深，呼吸速率减慢。是因为增大气道阻 力，切断了呼吸系统和外界的联系，制约肺通气的能力， O2 无法供应且在不断 的消耗， CO2 的产生在不断占据肺内环境，导致呼吸系统中 O2 分压下降， CO2 分压上升。 CO2浓度的上升会降低内环境的 PH值，刺激呼吸中枢， 使呼吸加深。 在膈肌放电中反映呼吸幅度减小， 频率较正常由略微减弱， 在呼吸曲线上， 呼吸 速率减慢。4. 肺牵张反射对呼吸运动的影响如图 4，在吸气末向肺内注入 20ml 空气，同时夹闭气管插管的另一侧管， 可观察到家兔的呼吸有一段时间停留在呼气阶段。 是因为向肺部注入空气相当于 使肺部发生扩张， 这种扩张刺激了肺牵张感受器，

12、 冲动由迷走神经传入延髓， 兴 奋吸气切断机制神经元，吸气神经元收到抑制，使得吸气转为呼气。如图 5，在呼气末向肺内抽出 20ml 空气，同时夹闭气管插管的另一侧管， 可观察到家兔的呼吸有一段时间停留在吸气阶段。 是因为从肺部抽气造成了肺部 的萎缩，肺牵张感受器受到抑制， 信号通过迷走神经传入延髓呼吸中枢的程度减 弱，抑制吸气切断机制神经元，吸气神经元抑制解除，使得呼气转为吸气。5. 注射尼可刹米对呼吸运动的影响理论上， 注射尼可刹米， 可使家兔呼吸运动加深加快。 是因为尼可刹米选择 性地兴奋延髓呼吸中枢， 也可作用于颈动脉体和主动脉体化学感受器反射性地兴 奋呼吸中枢，使呼吸加深加快。但是在本

13、实验中，注射尼可刹米后，家兔的呼吸 运动并无明显变化， 推测原因可能有以下两点： 一是尼可刹米的注射量不足， 由 实验指导书上可知，尼可刹米的注射量为2ml/kg ，本实验中家兔的体重为约2.5kg，应注射 5ml，但是根据老师课件上的要求是每只兔子注射 0.5ml，因此推 测可能是注射的量太少， 不足以引起反应； 二是可能兔耳缘静脉注射时， 位置有 偏差，使得尼可刹米没有进入家兔血液中，无法引起反应。6. 阻断迷走神经对呼吸运动的影响如图 7 所示，结扎家兔的两侧迷走神经，可见吸气延长、加深，呼吸加深变 慢。这是因为从气管到细支气管的平滑肌中存在牵张感受器， 当肺扩张时， 牵拉 呼吸道使之也

14、扩张， 感受器兴奋， 冲动经迷走神经传入延髓。 在延髓内通过一定 的神经联系使吸气切断机制兴奋， 切断吸气转入呼气， 这样便加速了吸气和呼气 的交替，使呼吸频率增加，所以切断家兔的两侧迷走神经吸气延长、加深，呼吸 加深变慢。7. 阻断迷走神经后的肺牵张反射如图 8、图 9，阻剪断迷走神经后，在夹闭一侧气管的情况下，在吸气末向 肺内注入 20ml 空气或是在呼气末向肺内抽出 20ml 空气，家兔呼吸运动没有明 显变化。是因为肺牵张反射的传入神经是迷走神经， 阻断迷走神经之后， 神经冲 动传不到呼吸中枢，所以呼吸频率没有明显变化。8. 剪断双侧迷走神经，分别刺激中枢端和外周端，观察呼吸运动的变化如

15、图 10，刺激迷走神经中枢端，家兔呼吸变得浅而快。是因为迷走神经中 含有肺牵张反射传入纤维， 肺的牵张反射包括肺扩张后引起吸气活动的抑制， 呼 气加强，肺缩小后引起呼气活动抑制， 吸气加强的过程。 这两种反射都经由迷走 神经传入中枢， 调节呼吸运动。 电刺激迷走神经中枢端， 引起这两种纤维成分都 同时持续兴奋，故家兔的呼吸运动变得浅快。图 11，刺激迷走神经外周端，呼吸运动没有明显变化。这是因为迷走神经 是传入神经，因此刺激外周端，由于反射通路不完整，刺激无法到达呼吸中枢， 引起反应。9. 气胸对呼吸运动和胸膜腔内压的影响如图 12，形成开放性气胸后，家兔呼吸幅度和频率都很小。 是因为剪掉一 侧肋骨使肺受压萎陷， 胸膜腔与外界大气直接相交通， 胸腔压力等于大气压， 而 另外一侧胸膜腔仍为负压， 低于伤侧， 使纵膈向健侧移位， 健侧肺亦有一定程度 的萎陷。同时由于健侧胸腔压力仍可随呼吸周期而增减， 从而引起纵膈摆动和残 气对流，导致严重的通气换气功能障碍，因