Élettani kutatási módszerek. A fiziológia mint tudomány
Módszertan - manipulációk összessége, amelyek végrehajtása a feladatnak megfelelően biztosítja a szükséges eredményeket.
Analitikai-szintetikus kutatási módszer- a test működésének holisztikus vizsgálatának módja, minden alkotóelemének egységében és összekapcsolódásában.
Élettani kutatási módszerek
Az élő szervezet különböző folyamatainak és funkcióinak tanulmányozására megfigyelési és kísérleti módszereket alkalmaznak.
Felügyelet - információszerzés módszere bizonyos körülmények között előforduló fiziológiai jelenségek és folyamatok közvetlen, általában vizuális regisztrálásával.
Kísérlet- új információszerzés módszere a jelenségek és folyamatok közötti ok-okozati összefüggésekről ellenőrzött és ellenőrzött körülmények között. Az akut kísérlet olyan kísérlet, amelyet viszonylag rövid ideig hajtanak végre. A krónikus kísérlet olyan kísérlet, amely hosszú ideig tart (napok, hetek, hónapok, évek).
Megfigyelési módszer
Ennek a módszernek a lényege, hogy felmérjük egy bizonyos élettani folyamat megnyilvánulását, egy szerv vagy szövet működését természetes körülmények között. Ez a legelső módszer, amely az ókori Görögországból származik. Egyiptomban a mumifikáció során felnyitották a holttesteket, és a papok elemezték a különböző szervek állapotát az általuk megfigyelt emberek pulzusszámáról, a vizelet mennyiségéről és minőségéről, valamint egyéb mutatóiról korábban rögzített adatok kapcsán.
Jelenleg a megfigyelő tanulmányokat végző tudósok számos egyszerű és összetett eszközt használnak arzenáljukban (fisztulák felhelyezése, elektródák beültetése), amelyek lehetővé teszik a szervek és szövetek működési mechanizmusának megbízhatóbb meghatározását. Például a nyálmirigy tevékenységének megfigyelésével meg lehet határozni, hogy a nap egy bizonyos szakaszában mennyi nyál választódik ki, színét, sűrűségét stb.
Egy jelenség megfigyelése azonban nem ad választ arra a kérdésre, hogy ez vagy az a fiziológiai folyamat vagy funkció hogyan valósul meg.
A megfigyelési módszert szélesebb körben alkalmazzák a zoopszichológiában és az etológiában.
kísérleti módszer
A fiziológiai kísérlet egy olyan céltudatos beavatkozás egy állat szervezetébe, amelynek célja a különböző tényezők egyéni funkcióira gyakorolt hatásának feltárása. Egy ilyen beavatkozás esetenként az állat sebészeti előkészítését igényli, ami lehet akut (vivisekció) vagy krónikus (kísérleti műtéti) forma. Ezért a kísérleteket két típusra osztják: akut (vivisekció) és krónikus.
A kísérleti módszer a megfigyelési módszerrel ellentétben lehetővé teszi egy folyamat vagy funkció megvalósításának okának kiderítését.
élveboncolás a fiziológia fejlődésének korai szakaszában végezték immobilizált állatokon, érzéstelenítés nélkül. De hiszen a XIX az akut kísérletben általános érzéstelenítést alkalmaztak.
akut kísérlet megvannak a maga előnyei és hátrányai. Az előnyök közé tartozik a különböző helyzetek szimulálása és viszonylag rövid időn belüli eredmények elérése. A hátrányok közé tartozik az a tény, hogy egy akut kísérletben a központi idegrendszer testre gyakorolt hatása kizárt, ha általános érzéstelenítést alkalmaznak, és megsértik a szervezet különböző hatásokra adott válaszának integritását. Ezenkívül az állatokat gyakran el kell végezni egy akut kísérlet után.
Ezért későbbi módszereket fejlesztettek ki krónikus kísérlet, amelyben az állatok hosszú távú monitorozását végzik a műtét és az állat felépülése után.
akadémikus I.P. Pavlov kifejlesztett egy módszert a fisztulák üreges szervekre (gyomor, belek, hólyag) történő felvitelére. A fistula technika alkalmazása lehetővé tette számos szerv működési mechanizmusának tisztázását. Steril körülmények között az érzéstelenített állaton műtéti beavatkozást hajtanak végre, amely lehetővé teszi egy adott belső szervhez való hozzáférést, beültetik a sipolycsövet, vagy eltávolítják a mirigycsatornát, és a bőrhöz varrják. Maga a kísérlet a műtét utáni seb gyógyulása és az állat felépülése után kezdődik, amikor az élettani folyamatok normalizálódnak. Ennek a technikának köszönhetően hosszú ideig lehetővé vált a fiziológiai folyamatok képének tanulmányozása természetes körülmények között.
A kísérleti módszer, akárcsak a megfigyelési módszer, egyszerű és összetett modern berendezéseket, olyan eszközöket foglal magában, amelyek olyan rendszerekbe tartoznak, amelyek célja egy objektum befolyásolása és a létfontosságú tevékenység különféle megnyilvánulásainak rögzítése.
A kimográf feltalálása és a vérnyomás grafikus rögzítésére szolgáló módszer kifejlesztése, amelyet K. Ludwig német tudós 1847-ben fejlesztett ki, új szakaszt nyitott a fiziológia fejlődésében. A kimográf lehetővé tette a vizsgált folyamat objektív rögzítését.
Később kidolgozták a szív és az izmok összehúzódásának rögzítésére szolgáló módszereket (T. Engelman), valamint az értónus változásainak rögzítésére szolgáló módszert (pletizmográfia).
célkitűzés grafikus regisztráció A bioelektromos jelenségek az Einthoven holland fiziológus által feltalált húr galvanométernek köszönhetően váltak lehetővé. Ő volt az első, aki elektrokardiogramot rögzített filmre. A bioelektromos potenciálok grafikus regisztrálása az elektrofiziológia fejlődésének alapjául szolgált. Jelenleg az elektroencefalográfiát széles körben használják a gyakorlatban és a tudományos kutatásban.
Az elektrofiziológia fejlődésének fontos lépése volt a mikroelektródák feltalálása. Mikromanipulátorok segítségével közvetlenül a sejtbe fecskendezhetők és bioelektromos potenciálok rögzíthetők. A mikroelektróda technika lehetővé tette a sejtmembránok biopotenciál-képződésének mechanizmusainak megfejtését.
Dubois-Reymond német fiziológus a szervek és szövetek elektromos stimulációjának módszerének alapítója, amely indukciós tekercset használ az élő szövetek adagolt elektromos stimulálására. Jelenleg ehhez elektronikus stimulátorokat használnak, amelyek lehetővé teszik bármilyen frekvenciájú és erősségű elektromos impulzusok fogadását. Az elektromos stimuláció a szervek és szövetek funkcióinak tanulmányozásának fontos módszerévé vált.
A kísérleti módszerek számos élettani módszert tartalmaznak.
Eltávolítás Egy szerv, például egy bizonyos endokrin mirigy (kiirtás) lehetővé teszi, hogy megtudja annak hatását az állat különböző szerveire és rendszereire. Az agykéreg különböző részeinek eltávolítása lehetővé tette a tudósok számára, hogy kiderítsék a testre gyakorolt hatásukat.
A fiziológia modern fejlődése az elektronikus technológia használatának köszönhető.
Elektróda beültetés az agy különböző részein elősegítette a különböző idegközpontok működésének kialakítását.
Bevezetés radioaktív izotópok lehetővé teszi a tudósok számára, hogy tanulmányozzák a különböző anyagok anyagcseréjét a szervekben és szövetekben.
Tomografikus módszer A mágneses magrezonancia alkalmazása nagyon fontos a fiziológiai folyamatok molekuláris szintű mechanizmusainak feltárásához.
Biokémiaiés biofizikai A módszerek segítenek nagy pontossággal azonosítani a különböző metabolitokat az állatok szerveiben és szöveteiben normál állapotban és patológiás állapotban.
A különböző élettani folyamatok mennyiségi jellemzőinek és a köztük lévő kapcsolatnak az ismerete lehetővé tette a matematikai modelljeik. E modellek segítségével számítógépen reprodukálják a fiziológiai folyamatokat, és feltárják a reakciók különböző változatait.
Az élettani kutatás alapvető módszerei
A fiziológia kísérleti tudomány, i.e. minden elméleti rendelkezése kísérletek és megfigyelések eredményein alapul.
Megfigyelés
Megfigyelés Az élettani tudomány fejlődésének első lépéseitől kezdve alkalmazták. A megfigyelés során a kutatók leíró beszámolót adnak annak eredményeiről. Ebben az esetben a megfigyelés tárgya általában természetes körülmények között van anélkül, hogy a kutató különösebb hatással lenne rá. Az egyszerű megfigyelés hátránya a mennyiségi mutatók megszerzésének lehetetlensége vagy nagy bonyolultsága és a gyors folyamatok érzékelése. Tehát a XVII. század elején. V. Harvey, miután megfigyelte a szív munkáját kis állatoknál, ezt írta: „A szív mozgásának sebessége nem teszi lehetővé, hogy különbséget tegyünk a szisztolés és a diasztolés mikéntje között, ezért nem lehet tudni, hogy melyik pillanatban és melyik részben történik a kitágulás és összehúzódás történik.”
Egy élmény
A fiziológiai folyamatok tanulmányozásában az egyszerű megfigyelésnél nagyobb lehetőségeket ad a beállítás kísérletek. A fiziológiai kísérlet során a kutató mesterségesen megteremti a feltételeket az élettani folyamatok lényegének és lefolyásának mintázatainak feltárásához. Élő tárgyra alkalmazhatók az adagolt fizikai és kémiai hatások, különböző anyagok vérbe vagy szervekbe juttatása, a hatásokra adott válasz regisztrálása.
A fiziológiai kísérleteket akut és krónikus kísérletekre osztják. Kísérleti állatokra gyakorolt hatások in akut kísérletekösszeférhetetlenek lehetnek az állati élet megőrzésével, például nagy dózisú sugárzás, mérgező anyagok, vérveszteség, mesterséges szívmegállás, véráramlás leállás hatása. Az egyes szerveket eltávolíthatják az állatokból, hogy tanulmányozzák fiziológiai funkcióikat vagy más állatokba való átültetés lehetőségét. Az életképesség megőrzése érdekében az eltávolított (izolált) szerveket hűtött sóoldatokba helyezzük, amelyek összetételükben vagy legalább a vérplazma legfontosabb ásványi anyagainak tartalmában hasonlóak. Az ilyen megoldásokat fiziológiásnak nevezzük. A legegyszerűbb élettani megoldások közé tartozik a 0,9%-os izotópos NaCl oldat.
Az izolált szervekkel végzett kísérletek végzése különösen népszerű volt a 15. - 20. század eleji időszakban, amikor a szervek funkcióiról és egyedi felépítéséről szóló ismeretek halmozódtak fel. Élettani kísérlet felállításához a legkényelmesebb hidegvérű állatok izolált szerveit használni, amelyek hosszú ideig megőrzik funkcióikat. Így egy izolált, Ringer-féle sóoldattal mosott békaszív szobahőmérsékleten több órán keresztül összehúzódhat, és az összehúzódás természetének megváltoztatásával reagálhat a különféle hatásokra. Az elkészíthetőség egyszerűsége és a megszerzett információk fontossága miatt az ilyen izolált szerveket nemcsak a fiziológiában, hanem a farmakológiában, toxikológiában és az orvostudomány más területein is alkalmazzák. Például az izolált békaszív preparátumot (Straub-módszer) szabványos objektumként használják egyes gyógyszerek sorozatgyártása és új gyógyszerek kifejlesztése során a biológiai aktivitás tesztelésére.
Az akut kísérlet lehetőségei azonban nemcsak az etikai problémák miatt korlátozottak, amelyek azzal a ténnyel kapcsolatosak, hogy az állatok a kísérlet során fájdalomnak vannak kitéve és elpusztulnak, hanem azért is, mert a vizsgálatot gyakran a kísérletet szabályozó szisztémás mechanizmusok megsértésével végzik. élettani funkciók lefolyása, vagy mesterséges körülmények között - az egész szervezeten kívül.
krónikus tapasztalat mentes a fenti hátrányok közül néhánytól. Egy krónikus kísérletben a vizsgálatot gyakorlatilag egészséges állaton végzik olyan körülmények között, amelyek minimális hatással vannak rá, és közben megmentik az életét. A vizsgálat előtt az állaton műveleteket lehet végezni a kísérletre való felkészítés érdekében (elektródákat ültetnek be, fisztulákat alakítanak ki a szervek üregeihez, csatornáihoz való hozzáféréshez). Az ilyen állatokon végzett kísérletek a sebfelület gyógyulása és a károsodott funkciók helyreállítása után kezdődnek.
A fiziológiai kutatási módszerek fejlődésének fontos eseménye volt a megfigyelt jelenségek grafikus rögzítésének bevezetése. K. Ludwig német tudós találta fel a kimográfot, és ő volt az első, aki egy akut kísérletben regisztrálta az artériás vérnyomás ingadozásait (hullámait). Ezt követően fiziológiás folyamatok rögzítésére szolgáló módszereket dolgoztak ki mechanikus fogaskerekek (Engelmann karok), léghajtóművek (Marey kapszula), szervek vértelítettségének és térfogatának rögzítésére szolgáló módszerek (Mosso plethysmograph). Az ilyen regisztrációk során kapott görbéket általában ún kimogramok.
A fiziológusok olyan módszereket találtak ki a nyálgyűjtésre (Lashley-Krasnogorsky kapszulák), amelyek lehetővé tették annak összetételének, képződésének és szekréciójának dinamikájának, majd a szájszövetek egészségének megőrzésében és a betegségek kialakulásában betöltött szerepének tanulmányozását. A fogak nyomóerejének és a fogfelszín egyes területein való eloszlásának mérésére kidolgozott módszerek lehetővé tették a rágóizmok erejének, a felső és alsó fogak rágófelületének illeszkedésének mértékét. állkapcsok.
Az emberi és állati szervezet élettani funkcióinak tanulmányozásában szélesebb lehetőségek nyíltak meg azután, hogy L. Galvani olasz fiziológus felfedezte az elektromos áramokat az élő szövetekben.
Az idegsejtek, folyamataik, az egyes struktúrák vagy az egész agy elektromos potenciáljának regisztrálása lehetővé tette a fiziológusok számára, hogy megértsék az egészséges ember idegrendszerének működési mechanizmusait és azok idegrendszeri betegségekben fellépő zavarait. Ezek a módszerek továbbra is a legelterjedtebbek az idegrendszer funkcióinak vizsgálatában a modern fiziológiai laboratóriumokban és klinikákon.
A szívizom elektromos potenciáljainak rögzítése (elektrokardiográfia) lehetővé tette a fiziológusok és klinikusok számára, hogy ne csak megértsék és mélyrehatóan tanulmányozzák a szív elektromos jelenségeit, hanem a gyakorlatban is alkalmazzák azokat a szív munkájának felmérésére, rendellenességeinek korai felismerésére. szívbetegségek és a kezelés hatékonyságának ellenőrzése.
A vázizmok elektromos potenciáljának regisztrálása (elektromiográfia) lehetővé tette a fiziológusok számára, hogy tanulmányozzák a gerjesztés és az izomösszehúzódás mechanizmusának számos aspektusát. A rágóizmok elektromiográfiája különösen segít a fogorvosoknak abban, hogy objektíven értékeljék funkciójuk állapotát egészséges emberben és számos neuromuszkuláris betegségben.
A mérsékelt erősségű és időtartamú külső elektromos vagy elektromágneses hatások (ingerek) alkalmazása az ideg- és izomszöveteken nem okoz károsodást a vizsgált struktúrákban. Ez lehetővé teszi, hogy nemcsak a hatásokra adott fiziológiai válaszok értékelésére, hanem kezelésre is sikeresen alkalmazhatók (az izmok és idegek elektromos stimulációja, az agy transzkraniális mágneses stimulációja).
A fizika, kémia, mikroelektronika, kibernetika XX. század végi vívmányai alapján. megteremtették a feltételeket a fiziológiai és orvosi kutatási módszerek minőségi fejlesztéséhez. Ezek közül a modern módszerek közül, amelyek lehetővé tették az élő szervezet élettani folyamatainak még mélyebbre való behatolását, funkcióinak állapotának felmérését és a betegségek korai szakaszában bekövetkezett változások azonosítását, kiemelkednek a vizualizációs kutatási módszerek. Ezek a szív és más szervek ultrahangos szondázása, röntgen-számítógépes tomográfia, a rövid élettartamú izotópok szövetekben való eloszlásának vizualizálása, mágneses rezonancia, pozitronemisszió és más típusú tomográfia.
Az élettani módszerek gyógyászatban való sikeres alkalmazásához nemzetközi követelmények fogalmazódtak meg, amelyeknek a fiziológiai kutatási módszerek kidolgozása és gyakorlati megvalósítása során meg kellett felelni. Ezen követelmények közül a legfontosabbak a következők:
- a vizsgálat biztonsága, a trauma és a vizsgált tárgy sérülésének hiánya;
- nagy érzékenység, érzékelők és rögzítő eszközök sebessége, a fiziológiai funkciók számos mutatójának szinkron regisztrálásának lehetősége;
- a vizsgált mutatók hosszú távú nyilvántartásának lehetősége. Ez lehetővé teszi a fiziológiai folyamatok lefolyásának ciklikusságának feltárását, a cirkadián (cirkadián) ritmusok paramétereinek meghatározását, a folyamatok paroxizmális (epizodikus) zavarainak jelenlétének azonosítását;
- a nemzetközi szabványoknak való megfelelés;
- az eszközök kis mérete és súlya lehetővé teszi, hogy ne csak kórházban, hanem otthon is végezzen kutatást munka vagy sportolás közben;
- a számítástechnika és a kibernetika vívmányainak felhasználása a kapott adatok rögzítésére, elemzésére, valamint élettani folyamatok modellezésére. A számítástechnika alkalmazásakor az adatok rögzítésére és azok matematikai feldolgozására fordított idő jelentősen lecsökken, és a vett jelekből több információ nyerhető ki.
A fiziológiai kutatás modern módszereinek számos előnye ellenére azonban az élettani funkciók mutatóinak meghatározásának helyessége nagymértékben függ az egészségügyi személyzet oktatásának minőségétől, a fiziológiai folyamatok lényegének ismeretétől, az érzékelők jellemzőitől és a kezelés alapelveitől. a használt eszközök működése, a pácienssel való munkavégzés képessége, az utasítások megadása, a végrehajtás előrehaladásának figyelemmel kísérése és a beteg cselekedeteinek korrekciója.
A különböző egészségügyi szakemberek által ugyanazon betegen végzett egyszeri mérések vagy dinamikus megfigyelések eredményei nem mindig egyeznek. Ezért továbbra is fennáll a diagnosztikai eljárások megbízhatóságának és a kutatás minőségének növelésének problémája.
A vizsgálat minőségét a mérések pontossága, helyessége, konvergenciája és reprodukálhatósága jellemzi.
A vizsgálat során meghatározott fiziológiai indikátor mennyiségi jellemzői mind a mutató paraméterének valós értékétől, mind az eszköz és az egészségügyi személyzet által bevezetett számos hibától függ. Ezeket a hibákat ún analitikai változékonyság.Általában előírják, hogy az analitikai variabilitás ne haladja meg a mért érték 10%-át. Mivel a mutató valódi értéke ugyanannál a személynél a biológiai ritmusok, az időjárási viszonyok és egyéb tényezők miatt változhat, a kifejezés egyedi variációkon belül. Ugyanannak a mutatónak a különbségét különböző emberekben nevezzük egyének közötti variációk. Az összes hiba és paraméter-ingadozás összességét nevezzük általános változékonyság.
funkcionális teszt
A fiziológiai funkciók állapotáról és megsértésének mértékéről való információszerzésben fontos szerepet töltenek be az úgynevezett funkcionális tesztek. A „funkcionális teszt” kifejezés helyett gyakran a „teszt” kifejezést használják. Funkcionális próbák végzése - tesztelés. A klinikai gyakorlatban azonban a "teszt" kifejezést gyakrabban és kissé kiterjesztettebb értelemben használják, mint a "funkcionális tesztet".
funkcionális teszt magában foglalja a fiziológiai paraméterek tanulmányozását a dinamikában, bizonyos testre gyakorolt hatások vagy az alany önkényes cselekvései előtt és után. A leggyakrabban alkalmazott funkcionális tesztek adagolt fizikai aktivitással. A teszteket bemeneti effektusokkal is végezzük, amelyek során a test helyzetének változása a térben, megerőltetés, a belélegzett levegő gázösszetételének változása, gyógyszerek bevezetése, felmelegedés, lehűtés, bizonyos adag lúgos oldat elfogyasztása , és sok más mutató is kiderül.
A megbízhatóság és érvényesség a funkcionális tesztek legfontosabb követelményei közé tartozik.
Megbízhatóság - a teszt megfelelő pontosságú elvégzésének képessége közepesen képzett szakember által. A nagy megbízhatóság a meglehetősen egyszerű tesztek velejárója, amelyek végrehajtását a környezet kevéssé befolyásolja. A legmegbízhatóbb tesztek, amelyek tükrözik a fiziológiai funkció tartalékainak állapotát vagy nagyságát, felismerik referencia, szabvány vagy referenciális.
koncepció érvényesség azt tükrözi, hogy egy vizsgálat vagy módszer alkalmas-e a tervezett célra. Ha új tesztet vezetnek be, akkor annak érvényességét úgy értékelik, hogy az ezzel a teszttel kapott eredményeket összehasonlítják a korábban elismert referenciatesztek eredményeivel. Ha az újonnan bevezetett teszt több esetben teszi lehetővé a helyes válaszok megtalálását a tesztelés során feltett kérdésekre, akkor ennek a tesztnek nagy a validitása.
A funkcionális tesztek használata csak akkor növeli jelentősen a diagnosztikai képességeket, ha ezeket a teszteket megfelelően végzik el. Megfelelő kiválasztásuk, megvalósításuk és értelmezésük széleskörű elméleti ismereteket és kellő gyakorlati tapasztalatot igényel az egészségügyi dolgozóktól.
A fiziológiai kutatás módszerei
A megfigyelés, mint a fiziológiai kutatás módszere. A kísérleti élettan V. Harvey munkássága után két évszázadon át tartó viszonylag lassú fejlődése a természettudomány alacsony termelékenységével és fejlődésével, valamint az élettani jelenségek szokásos megfigyelésükön keresztüli tanulmányozásának tökéletlenségével magyarázható. Egy ilyen módszertani technika számos hiba okozója volt és marad, hiszen a kísérletezőnek kísérletet kell végeznie, sok bonyolult folyamatot, jelenséget látnia és emlékeznie kell, ami nehéz feladat. Harvey szavai ékesszólóan tanúskodnak azokról a nehézségekről, amelyeket az élettani jelenségek egyszerű megfigyelésének módszere okoz: „A szívmozgás sebessége nem teszi lehetővé a szisztolés és a diasztolés megkülönböztetését, ezért nem lehet tudni, hogy melyik pillanatban és mikor melyik rész tágulása és összehúzódása következik be. Valójában nem tudtam megkülönböztetni a szisztolést a diasztoléstól, mivel sok állatban a szív egy szempillantás alatt, villámgyorsan megjelenik és eltűnik, úgyhogy nekem egyszer úgy tűnt, hogy itt szisztolés, és itt - diasztolés, máskor - oda-vissza. Minden más és következetlen.”
Valójában a fiziológiai folyamatok dinamikus jelenségek. Folyamatosan fejlődnek, változnak, így csak 1-2, legjobb esetben 2-3 folyamat figyelhető meg közvetlenül. Elemzésükhöz azonban meg kell állapítani e jelenségek kapcsolatát más folyamatokkal, amelyek ezzel a vizsgálati módszerrel észrevétlenek maradnak. Következésképpen az élettani folyamatok egyszerű megfigyelése mint kutatási módszer szubjektív hibák forrása. A megfigyelés általában csak a jelenségek minőségi oldalának megállapítását teszi lehetővé, és lehetetlenné teszi kvantitatív vizsgálatukat.
A kísérleti élettan fejlődésének fontos mérföldköve volt a kimográf feltalálása és a vérnyomás grafikus rögzítésének módszerének bevezetése Karl Ludwig német tudós 1847-ben.
Az élettani folyamatok grafikus regisztrálása. A grafikus regisztráció módszere új szakaszt jelentett a fiziológiában. Lehetővé tette a vizsgált folyamat objektív rögzítését, ami minimálisra csökkentette a szubjektív hibák lehetőségét. Ebben az esetben a vizsgált jelenség kísérlete és elemzése két szakaszban történhetett. Maga a kísérlet során a kísérletvezető feladata az volt, hogy jó minőségű rekordokat - görbéket - kilogrammokat szerezzen. A kapott adatokat később lehetett elemezni, amikor a kísérletvezető figyelme már nem terelődött a kísérletre. A grafikus rögzítés módszere lehetővé tette nem egy, hanem több élettani folyamat egyidejű (szinkron) rögzítését.
A vérnyomás rögzítésére szolgáló módszer feltalálása után nem sokkal a szív és az izmok összehúzódásának rögzítésére szolgáló módszereket (Engelman) javasoltak, bevezették a légtranszmissziós technikát (Marey kapszula), amely lehetővé tette számos fiziológiai mérés rögzítését. a szervezetben olykor a tárgytól jelentős távolságban zajló folyamatok: a mellkas és a has légzőmozgásai, perisztaltika és a gyomor, a belek tónusának változásai stb. Javasoltak egy módszert az értónus változásainak regisztrálására (Mosso pletizmográfia), a különböző belső szervek térfogata - onkometria stb.
Bioelektromos jelenségek tanulmányozása. A fiziológia fejlődésének rendkívül fontos irányát jelölte meg az „állati elektromosság” felfedezése. L. Galvani kimutatta, hogy az élő szövetek olyan elektromos potenciálok forrásai, amelyek hatással lehetnek egy másik szervezet idegeire és izmaira, és izomösszehúzódást okozhatnak. Azóta közel egy évszázadon át az élő szövetek által generált potenciálok (bioelektromos potenciálok) egyetlen indikátora a béka neuromuszkuláris preparációja. Segített felfedezni a szív tevékenysége során generált potenciálokat (Kölliker és Müller tapasztalatai), valamint az állandó izomösszehúzódáshoz szükséges elektromos potenciálok folyamatos generálásának szükségességét (Matteucci „másodlagos tetanuszának” tapasztalata). Világossá vált, hogy a bioelektromos potenciálok nem véletlenszerű (mellék)jelenségek az élő szövetek tevékenységében, hanem olyan jelek, amelyek által a szervezetben az idegrendszerben, illetve onnan az izmok és más szervek felé "parancsok" közvetítődnek. Így az élő szövetek "elektromos nyelven" hatnak egymásra.
Ezt a „nyelvet” jóval később, a bioelektromos potenciálokat rögzítő fizikai eszközök feltalálása után lehetett megérteni. Az egyik első ilyen eszköz egy egyszerű telefon volt. A figyelemre méltó orosz fiziológus, N. E. Vvedensky a telefon segítségével felfedezte az idegek és az izmok számos legfontosabb fiziológiai tulajdonságát. A telefon segítségével meg lehetett hallgatni a bioelektromos potenciálokat, azaz megfigyeléssel lehetett vizsgálni. Jelentős előrelépés volt a bioelektromos jelenségek objektív grafikus rögzítésére szolgáló technika feltalálása. A holland fiziológus, Einthoven feltalálta a húr galvanométert - egy olyan készüléket, amely lehetővé tette a szív tevékenységéből adódó elektromos potenciálok fotófilmen történő regisztrálását - az elektrokardiogramot (EKG). Hazánkban ennek a módszernek az úttörője a legnagyobb fiziológus volt, I. M. Sechenov és I. P. Pavlov tanítványa, A. F. Samoilov, aki egy ideig Leidenben, Einthoven laboratóriumában dolgozott.
A fiziológiai laboratóriumok elektrokardiográfia nagyon hamar átkerült a klinikára, mint tökéletes módszer a szív állapotának vizsgálatára, és ma sok millió beteg köszönheti életét ennek a módszernek.
Az elektronika későbbi fejlődése lehetővé tette olyan kompakt elektrokardiográfok és telemetriás vezérlési módszerek megalkotását, amelyek lehetővé teszik az EKG és más élettani folyamatok rögzítését az űrhajósoknál a Föld-közeli pályán, a sportolóknál a versenyek során és a betegeknél távoli területeken, ahonnan az információ továbbítódik. telefonos vezetékeken keresztül a nagy szakosodott intézményekhez átfogó elemzés céljából.
A bioelektromos potenciálok objektív grafikus regisztrálása tudományunk legfontosabb szakaszának, az elektrofiziológiának az alapjául szolgált. Jelentős előrelépés volt Adrian angol fiziológus javaslata, hogy elektronikus erősítőket alkalmazzanak a bioelektromos jelenségek rögzítésére. V. Ya. Danilevsky és V. V. Pravdich-Neminsky volt az első, aki regisztrálta az agy bioáramát. Ezt a módszert később Berger német tudós tökéletesítette. Jelenleg az elektroencefalográfiát széles körben használják a klinikán, csakúgy, mint az izmok elektromos potenciáljának grafikus rögzítését (elektromiográfia), az idegek és más ingerlékeny szövetek és szervek. Ez lehetővé tette a szervek és rendszerek funkcionális állapotának pontos felmérését. Az élettan fejlődése szempontjából ezek a módszerek is nagy jelentőséggel bírtak: lehetővé tették az idegrendszer és más szervek, szövetek működési mechanizmusainak, az élettani folyamatok szabályozási mechanizmusainak megfejtését.
Az elektrofiziológia fejlődésének fontos mérföldköve volt a mikroelektródák, vagyis a legvékonyabb elektródák feltalálása, amelyek csúcsátmérője egy mikron töredékével egyenlő. Ezek az elektródák mikromanipulátorok segítségével közvetlenül a sejtbe helyezhetők, és intracellulárisan rögzíthetők a bioelektromos potenciálok. A mikroelektróda technológia lehetővé tette a biopotenciálok keletkezési mechanizmusainak megfejtését - a sejtmembránokban előforduló folyamatokat. A membránok a legfontosabb képződmények, mivel rajtuk keresztül mennek végbe a test sejtjeinek és a sejt egyes elemeinek egymás közötti kölcsönhatási folyamatai. A biológiai membránok funkcióinak tudománya - a membrántan - az élettan fontos ágává vált.
A szervek és szövetek elektromos stimulációjának módszerei. Az élettan fejlődésének fontos mérföldköve volt a szervek és szövetek elektromos stimulációjának módszerének bevezetése. Az élő szervek és szövetek bármilyen hatásra képesek reagálni: termikus, mechanikai, kémiai stb. Az elektromos stimuláció természeténél fogva közel áll ahhoz a „természetes nyelvhez”, amellyel az élő rendszerek információt cserélnek. Ennek a módszernek az alapítója Dubois-Reymond német fiziológus volt, aki az élő szövetek adagolt elektromos stimulálására javasolta híres "szánhúzó készülékét" (indukciós tekercs).
Jelenleg erre a célra elektronikus stimulátorokat használnak, amelyek bármilyen alakú, frekvenciájú és erősségű elektromos impulzusok előállítását teszik lehetővé. Az elektromos stimuláció a szervek és szövetek funkcióinak tanulmányozásának fontos módszerévé vált. Ezt a módszert széles körben használják a klinikán. Különféle elektronikus stimulátorokat fejlesztettek ki, amelyek beültethetők a szervezetbe. A szív elektromos stimulációja megbízható módszerré vált e létfontosságú szerv normál ritmusának és működésének helyreállítására, és emberek százezreit állította vissza a munkába. Sikeresen alkalmazzák a vázizmok elektromos stimulációját, az agyi régiók elektromos stimulációjának módszereit fejlesztik beültetett elektródákkal. Ez utóbbiakat speciális sztereotaxiás eszközök segítségével szigorúan meghatározott idegközpontokba fecskendezik (milliméteres töredék pontossággal). Ez a fiziológiából a klinikára átvitt módszer lehetővé tette neurológiai betegek ezrei gyógyítását és nagy mennyiségű fontos adat megszerzését az emberi agy mechanizmusairól (N. P. Bekhtereva).
Az elektromos potenciálok, a hőmérséklet, a nyomás, a mechanikai mozgások és egyéb fizikai folyamatok, valamint ezeknek a folyamatoknak a szervezetre gyakorolt hatásának rögzítése mellett a kémiai módszereket széles körben alkalmazzák az élettanban.
A fiziológiai kutatás kémiai módszerei. Az elektromos jelek „nyelve” nem az egyetlen a szervezetben. Gyakori az életfolyamatok (élő szövetekben előforduló kémiai folyamatok láncolata) kémiai kölcsönhatása is. Ezért a kémiának egy olyan területe jelent meg, amely ezeket a folyamatokat tanulmányozza - a fiziológiai kémia. Mára önálló tudománygá vált – a biológiai kémia, amely a fiziológiai folyamatok molekuláris mechanizmusait tárja fel. A fiziológusok a kísérletekben széles körben alkalmazzák a kémia, a fizika és a biológia metszéspontjában kialakult módszereket, amelyek viszont már új tudományágakat is szültek, például a biológiai fizika, amely az élettani jelenségek fizikai oldalát vizsgálja.
A fiziológus széles körben alkalmaz radionuklid módszereket. A modern élettani kutatásokban más, az egzakt tudományokból kölcsönzött módszereket is alkalmaznak. A fiziológiai folyamatok mechanizmusainak kvantitatív elemzésében valóban felbecsülhetetlen értékű információkat nyújtanak.
Nem elektromos mennyiségek elektromos rögzítése. Napjainkban a fiziológiában jelentős előrelépések kapcsolódnak az elektronikus technológia használatához. Érzékelőket használnak - különféle nem elektromos jelenségek és mennyiségek (mozgás, nyomás, hőmérséklet, különböző anyagok koncentrációja, ionok stb.) átalakítóit elektromos potenciálokká, amelyeket azután elektronikus erősítők felerősítenek és oszcilloszkópokkal rögzítenek. Rengeteg különféle típusú ilyen rögzítőeszközt fejlesztettek ki, amelyek lehetővé teszik számos élettani folyamat oszcilloszkópon történő rögzítését és a kapott információk számítógépbe történő bevitelét. Számos eszközben további testhatásokat alkalmaznak (ultrahangos vagy elektromágneses hullámok stb.). Ilyen esetekben ezeknek a hatásoknak a paramétereinek értékeit rögzítik, amelyek bizonyos élettani funkciókat megváltoztatnak. Az ilyen eszközök előnye, hogy a transzducer-szenzor nem a vizsgált szervre, hanem a test felületére szerelhető. A készülék által kibocsátott hullámok behatolnak a testbe, majd a vizsgált szerv visszaverődése után rögzítik azokat a szenzor. Ezt az elvet alkalmazzák például az ultrahangos áramlásmérők esetében, amelyek meghatározzák az erekben a véráramlás sebességét; a reográfok és a reopletizmográfok a szövetek elektromos ellenállásának változásait regisztrálják, ami a különböző szervek és testrészek vérellátásától függ. Az ilyen módszerek előnye, hogy előzetes műtétek nélkül bármikor megvizsgálható a test. Ráadásul az ilyen vizsgálatok nem károsítják az embert. A legtöbb modern fiziológiai kutatási módszer a klinikán ezeken az elveken alapul. Oroszországban a rádióelektronikai berendezések fiziológiai kutatásokhoz való használatának kezdeményezője VV Parin akadémikus volt.
Az akut kísérlet módszere. A tudomány fejlődése nemcsak a kísérleti tudomány és a kutatási módszerek fejlődésének köszönhető. Ez nagymértékben függ a fiziológusok gondolkodásának alakulásától, a fiziológiai jelenségek vizsgálatának módszertani és módszertani megközelítéseinek kidolgozásától is. A fiziológia a kezdetektől a múlt század 80-as éveiig analitikus tudomány maradt. A testet külön szervekre és rendszerekre osztotta, és ezek tevékenységét izoláltan tanulmányozta. Az analitikus élettan fő módszertani technikája az izolált szerveken végzett kísérletek voltak. Ugyanakkor ahhoz, hogy bármely belső szervhez vagy rendszerhez hozzáférjen, a fiziológusnak vivisekciót (élő vágást) kellett végeznie. Az ilyen kísérleteket akut kísérleteknek is nevezik.
A kísérleti állatot géphez kötözték, és bonyolult és fájdalmas műtétet hajtottak végre. Nehéz munka volt, de a tudomány nem tudott más módot a test mélyére való behatolásra. Ez nem csak a probléma erkölcsi oldala. A súlyos kínzások, az elviselhetetlen szenvedések, amelyeknek az állatot kitették, súlyosan megsértették az élettani jelenségek normális lefolyását, és nem tették lehetővé a szervezetben természetes körülmények között, a normában zajló folyamatok lényegének megértését. Jelentősen nem segített, és az érzéstelenítés, valamint az egyéb altatási módszerek alkalmazása. Az állat rögzítése, kábítószerekkel való érintkezés, műtét, vérveszteség - mindez teljesen megváltoztatta és megzavarta a szervezet normális működését. Ördögi kör alakult ki. Egy szerv vagy rendszer egy-egy folyamatának vagy funkciójának vizsgálatához be kellett hatolni a szervezet mélyére, és már az ilyen behatolási kísérlet megzavarta a fiziológiai folyamatok normális lefolyását, amelyek tanulmányozására a kísérlet vállalták. Ezenkívül az izolált szervek tanulmányozása nem adott elképzelést valódi funkciójukról egy holisztikus, sértetlen szervezet körülményei között.
Krónikus kísérlet módszere. Az orosz tudomány legnagyobb érdeme az élettan történetében az volt, hogy egyik legtehetségesebb és legragyogóbb képviselőjének, IP Pavlovnak sikerült kiutat találnia ebből a zsákutcából. IP Pavlov fájdalmasan tudatában volt az analitikus fiziológia és az akut kísérlet hiányosságainak. Megtalálta a módját, hogy betekintsen a test mélyére anélkül, hogy megsértené annak integritását. Ez egy krónikus kísérleti módszer volt, amelyet "fiziológiai műtét" alapján hajtottak végre.
Steril körülmények között elaltatt állaton előzetesen komplex műtétet hajtottak végre, lehetővé téve az egyik vagy másik belső szervhez való hozzáférést, üreges szervbe „ablakot” készítettek, sipoly csövet ültettek be, vagy a mirigycsatornát kihozták és összevarrták. a bőr. Maga a kísérlet sok nappal később kezdődött, amikor a seb begyógyult, az állat felépült, és az élettani folyamatok lefolyásának jellegét tekintve gyakorlatilag nem különbözött a normál, egészségestől. A kiszabott sipolynak köszönhetően hosszú ideig lehetett tanulmányozni bizonyos élettani folyamatok lefolyását a viselkedés természetes körülményei között.
A fiziológia egy olyan tudomány, amely egy szervezet működésének mechanizmusait vizsgálja a környezettel való kapcsolatában (ez a szervezet életének tudománya), az élettan kísérleti tudomány, az élettan fő módszerei pedig a kísérleti módszerek. Az élettan, mint tudomány azonban már korszakunk előtt, az ókori Görögországban, Hippokratész iskolájában keletkezett az orvostudományon belül, amikor a fő kutatási módszer a megfigyelés volt. A fiziológia a 15. században önálló tudományként alakult ki Harvey és számos más természettudós kutatásának köszönhetően, és a 15. század végétől - a 16. század elejétől a fiziológia területén a fő módszer a kísérleti módszer. BAN BEN. Sechenov és I.P. Pavlov jelentős mértékben hozzájárult a fiziológia területén a módszertan fejlesztéséhez, különösen egy krónikus kísérlet kidolgozásához.
Irodalom:
1. Az emberi fiziológia. Kositsky
2. Korbkov. normál fiziológia.
3. Zimkin. Az emberi fiziológia.
4. Human Physiology, szerk. Pokrovsky V. N., 1998
5. A GNI élettana. Kogan.
6. Az ember és az állatok élettana. Kogan. 2 t.
7. Szerk. Tkachenko P.I. Az emberi fiziológia. 3 t.
8. Szerk. Nozdrocsev. Fiziológia. Általános tanfolyam. 2 t.
9. Szerk. Kuraev. 3 v. Fordított tankönyv? emberi fiziológia.
Megfigyelési módszer- a legősibb, Dr. Görögország jól fejlett volt Egyiptomban, Dr. Kelet, Tibet, Kína. Ennek a módszernek a lényege a szervezet funkcióiban és állapotaiban bekövetkezett változások hosszú távú megfigyelése, ezen megfigyelések rögzítése, és lehetőség szerint a vizuális megfigyelések összehasonlítása a testben a felnyitás utáni változásokkal. Egyiptomban a mumifikáció során holttesteket nyitottak fel, a pap megfigyelései a páciensről: a bőr változásai, a légzés mélysége és gyakorisága, az orrból, szájból történő váladékozás jellege és intenzitása, valamint a vizelet mennyisége és színe, átlátszóságát, a kiürült széklet mennyiségét és jellegét, színét, pulzusszámát és egyéb mutatóit, amelyeket a belső szervek változásaival hasonlítottak össze, papiruszra rögzítették. Így már a szervezet által kiválasztott széklet, vizelet, köpet stb. megváltoztatásával. meg lehetett ítélni egyik vagy másik szerv funkcióinak megsértését, például ha a széklet fehér, akkor megengedett a májfunkciók megsértésének feltételezése, ha a széklet fekete vagy sötét, akkor ez gyomor- vagy bélvérzés feltételezhető. További kritériumként szolgált a bőr színének és turgorának megváltozása, a bőr duzzanata, karaktere, a sclera színe, izzadás, remegés stb.
Hippokratész a viselkedés természetét a megfigyelt jeleknek tulajdonította. Gondos megfigyeléseinek köszönhetően megfogalmazta a temperamentum tanát, amely szerint az egész emberiség 4 típusra oszlik a viselkedési jellemzők szerint: kolerikus, szangvinikus, flegmatikus, melankolikus, de Hippokratész tévedett a típusok élettani igazolásában. . Mindegyik típus a fő testnedvek arányán alapult: sangvi - vér, váladék - szövetfolyadék, cholea - epe, melancholea - fekete epe. A temperamentumok tudományos elméleti alátámasztását Pavlov hosszas kísérleti vizsgálatok eredményeként adta meg, és kiderült, hogy a temperamentum alapja nem a folyadékok aránya, hanem az idegi gerjesztési és gátlási folyamatok aránya, súlyosságuk, ill. az egyik folyamat túlsúlya a másikkal szemben, valamint az egyik folyamatnak a többiek általi változási sebessége.
A megfigyelési módszert széles körben alkalmazzák a fiziológiában (főleg a pszichofiziológiában), jelenleg a megfigyelési módszert kombinálják a krónikus kísérlet módszerével.
Kísérleti módszer. A fiziológiai kísérlet – az egyszerű megfigyeléssel ellentétben – a szervezet jelenlegi igazgatásába történő célirányos beavatkozás, amelynek célja funkcióinak természetének és tulajdonságainak, más funkciókkal és környezeti tényezőkkel való kapcsolatának tisztázása. Valamint a beavatkozáshoz gyakran szükséges az állat sebészeti előkészítése, amely viselheti: 1) akut (vivisekció, a vivo - élő szóból, sekcia - secu, azaz secu az élőknek), 2) krónikus (kísérleti-sebészeti) formákat.
Ebben a tekintetben a kísérlet 2 típusra oszlik: akut (vivisekció) és krónikus. Egy élettani kísérlet lehetővé teszi, hogy válaszoljon a kérdésekre: mi történik a testben és hogyan történik.
A vivisekció egy immobilizált állaton végzett kísérlet. A vivisekciót először a középkorban kezdték használni, de a reneszánszban (XV-XVII. század) kezdték széles körben bevezetni az élettani tudományba. Az érzéstelenítést akkor még nem ismerték, az állatot 4 végtag mereven rögzítette, miközben kínokat élt át és szívszorító kiáltásokat hallatott. A kísérleteket speciális helyiségekben végezték, amelyeket az emberek "ördöginek" tituláltak. Ez volt az oka a filozófiai csoportok és áramlatok kialakulásának. Animalizmus (trendek, az állatokkal szembeni humánus hozzáállás előmozdítása és az állatkínzás megszüntetése, az állatiasságot jelenleg is népszerűsítik), vitalizmus (az amellett, hogy nem altatott állatokon és önkénteseken nem végeztek kísérleteket), mechanizmus (helyesen azonosítva) állatban előforduló élettelen természetben zajló folyamatokkal, a mechanizmus kiemelkedő képviselője Rene Descartes francia fizikus, mechanikus és fiziológus volt), az antropocentrizmus.
A 19. századtól kezdődően az érzéstelenítést kezdték alkalmazni akut kísérletekben. Ez a szabályozási folyamatok megsértéséhez vezetett a központi idegrendszer magasabb folyamatai részéről, ennek következtében megsérül a szervezet válaszreakciójának integritása és a külső környezettel való kapcsolata. Az érzéstelenítés és a sebészi zaklatás ilyen alkalmazása a vivisekció során olyan ellenőrizetlen paramétereket vezet be az akut kísérletbe, amelyeket nehéz figyelembe venni és előre látni. Az akut kísérletnek, mint minden kísérleti módszernek, megvannak a maga előnyei: 1) a vivisekció - az egyik analitikai módszer, amely lehetővé teszi a különböző helyzetek szimulálását, 2) a vivisekció lehetővé teszi az eredmények viszonylag rövid időn belüli elérését; és hátrányai: 1) akut kísérletben érzéstelenítéskor a tudat kikapcsol, és ennek megfelelően a szervezet válaszreakciójának integritása sérül, 2) érzéstelenítés esetén megszakad a szervezet kapcsolata a környezettel, 3) érzéstelenítés hiányában a stresszhormonok és az endogén (a szervezeten belül termelt) morfin-szerű endorfinok felszabadulása nem megfelelő, amelyek fájdalomcsillapító hatásúak.
Mindez hozzájárult egy krónikus kísérlet kialakulásához - akut beavatkozás utáni hosszú távú megfigyeléshez és a környezettel való kapcsolatok helyreállításához. A krónikus kísérlet előnyei: a test a lehető legközelebb van az intenzív létezés körülményeihez. Egyes fiziológusok egy krónikus kísérlet hiányosságait annak tulajdonítják, hogy az eredményeket viszonylag hosszú idő alatt érik el.
A krónikus kísérletet először az orosz fiziológus, I.P. Pavlov, és a 18. század vége óta széles körben alkalmazzák a fiziológiai kutatásokban. A krónikus kísérletben számos módszertani technikát és megközelítést alkalmaznak.
A Pavlov által kifejlesztett módszer egy olyan módszer, amellyel fisztulákat helyeznek el üreges szerveken és olyan szerveken, amelyeknek kiválasztócsatornái vannak. A sipoly módszer őse Basov volt, azonban az általa alkalmazott sipoly alkalmazásakor a gyomor tartalma az emésztőnedvekkel együtt a kémcsőbe került, ami megnehezítette a gyomornedv összetételének, a gyomornedv stádiumainak tanulmányozását. az emésztés, az emésztési folyamatok sebessége és a leválasztott gyomornedv minősége különböző élelmiszer-összetétel esetén.
A sipolyok ráhelyezhetők a gyomorra, a nyálmirigy csatornáira, a belekre, a nyelőcsőre stb. A pavlovi sipoly és a basovi sipoly között az a különbség, hogy Pavlov a sipolyt a „kiskamrára” helyezte, amelyet mesterségesen, sebészileg készítettek és megtartottak. emésztési és humorális szabályozás. Ez lehetővé tette Pavlov számára, hogy ne csak a táplálékfelvételhez szükséges gyomornedv minőségi és mennyiségi összetételét fedje fel, hanem a gyomor emésztésének idegi és humorális szabályozásának mechanizmusait is. Ezenkívül ez lehetővé tette Pavlov számára, hogy azonosítsa az emésztés három szakaszát:
1) kondicionált reflex - vele együtt étvágygerjesztő vagy "gyújtó" gyomornedv szabadul fel;
2) feltétel nélküli reflexfázis - gyomornedv választódik ki a beérkező táplálékon, függetlenül annak minőségi összetételétől, mert. a gyomorban nemcsak kemoreceptorok vannak, hanem nem kemoreceptorok is, amelyek reagálnak az élelmiszer mennyiségére,
3) bélfázis - miután az étel bejut a belekben, az emésztés fokozódik.
Az emésztés területén végzett munkájáért Pavlov Nobel-díjat kapott.
Heterogén neurovaszkuláris vagy neuromuszkuláris anesztenózisok. Ez az effektor szerv változása a funkciók genetikailag meghatározott idegi szabályozásában. Az ilyen anesztenózisok elvégzése feltárja a neuronok vagy idegközpontok plaszticitásának hiányát vagy meglétét a funkciók szabályozásában, pl. hogy az ülőideg a gerinc többi részével képes-e irányítani a légzőizmokat.
A neurovaszkuláris anastenózisokban az effektor szervek az erek, és ennek megfelelően a bennük található kemo- és baroreceptorok. Az anasztenózist nemcsak egy állaton, hanem különböző állatokon is el lehet végezni. Például, ha két kutyán neurovaszkuláris anasztenózist végeznek a carotis zónán (a nyaki artéria ívének elágazása), akkor azonosítható a központi idegrendszer különböző részeinek szerepe a légzés szabályozásában, a vérképzésben, és értónus. Ugyanakkor egy fenékkutyánál megváltozik a belélegzett levegő módja, egy másiknál a szabályozás látható.
Különböző szervek átültetése. A szervek vagy az agy különböző részeinek újraültetése és eltávolítása (irtás). Egy szerv eltávolítása következtében egy adott mirigy alulműködése jön létre, az újraültetés következtében egy adott mirigy túlműködése vagy hormontöbblete jön létre.
Az agy és a koszorúér-agy különböző részeinek kiirtása feltárja ezen részlegek funkcióit. Például a kisagy eltávolításakor kiderült, hogy részt vesz a mozgásszabályozásban, a testtartás megőrzésében és a statokinetikus reflexekben.
Az agykéreg különböző szakaszainak eltávolítása lehetővé tette Brodmannak, hogy feltérképezze az agyat. A kérget funkcionális tételek szerint 52 mezőre osztotta.
A gerincvelő átmetszésének módja. Lehetővé teszi a központi idegrendszer egyes részlegeinek funkcionális jelentőségének azonosítását a test szomatikus és zsigeri funkcióinak szabályozásában, valamint a viselkedés szabályozásában.
Elektronok beültetése az agy különböző részeibe. Lehetővé teszi egy adott idegszerkezet tevékenységének és funkcionális jelentőségének azonosítását a testfunkciók szabályozásában (motoros funkciók, zsigeri funkciók és mentális funkciók). Az agyba ültetett elektródák inert anyagokból készülnek (vagyis bódító hatásúnak kell lenniük): platina, ezüst, palládium. Az elektródák nem csak egy-egy terület funkciójának feltárását teszik lehetővé, hanem fordítva, annak regisztrálását, hogy a megjelenés az agy mely részében okoz potenciált (BT) bizonyos funkcionális funkciókra válaszul. A mikroelektróda technológia lehetőséget ad az embernek, hogy tanulmányozza a psziché és a viselkedés fiziológiai alapjait.
Kanül beültetés (mikro). A perfúzió a különböző kémiai összetételű oldatok átjutása komponensünkön vagy a benne lévő metabolitok (glükóz, PVC, tejsav) vagy biológiailag aktív anyagok (hormonok, neurohormonok, endorfinok, enkefaminok stb.) által. A kanül lehetővé teszi különböző tartalmú oldatok befecskendezését az agy egy adott területére, és megfigyelheti a funkcionális aktivitás változásait a motoros apparátusban, a belső szervekben vagy a viselkedésben, a pszichológiai tevékenységben.
A mikroelektródos technológiát és a konjugációt nem csak állatoknál, hanem embernél is alkalmazzák agyműtétek során. A legtöbb esetben ez diagnosztikai célból történik.
Jelzett atomok bemutatása, majd megfigyelése pozitronemissziós tomográfon (PET). Leggyakrabban arannyal jelölt auroglükózt (arany + glükóz) adnak be. Greene figuratív kifejezése szerint az ATP az univerzális energiadonor minden élő rendszerben, az ATP szintézisében és újraszintézisében pedig a glükóz a fő energiaszubsztrát (ATP reszintézis kreatin-foszfátból is előfordulhat). Ezért az elfogyasztott glükóz mennyiségét az agy egy bizonyos részének funkcionális aktivitásának, szintetikus aktivitásának megítélésére használják.
A glükózt a sejtek fogyasztják, míg az arany nem hasznosul és felhalmozódik ezen a területen. A multiaktív arany szerint mennyiségét szintetikus és funkcionális aktivitása alapján ítélik meg.
sztereotaktikus módszerek. Ezek olyan módszerek, amelyek során az agy sztereotaxiás mátrixának megfelelően sebészeti beavatkozásokat végeznek az elektródák beültetésére az agy egy bizonyos területére, majd a hozzárendelt gyors és lassú biopotenciálok rögzítésével, a kiváltott potenciálok rögzítésével, valamint az elektródák rögzítésével. EEG, myogramok.
Új célok és célkitűzések kitűzésekor egy és ugyanaz az állat használható hosszú távú megfigyelésre, a mikroelemek elhelyezkedésének megváltoztatására, vagy az agy vagy szervek különböző területeinek perfundálására különböző, nemcsak biológiailag aktív anyagokat, hanem metatolitokat is tartalmazó oldatokkal, energiaszubsztrátok (glükóz, kreotin-foszfát, ATP).
biokémiai módszerek. Ez a módszerek nagy csoportja, amellyel a keringő folyadékokban, szövetekben, esetenként szervekben meghatározzák a kationok, anionok, nem ionizált elemek (makro- és mikroelemek), energiaanyagok, enzimek, biológiailag aktív anyagok (hormonok stb.) szintjét. . Ezeket a módszereket vagy in vivo (inkubátorokban), vagy olyan szövetekben alkalmazzák, amelyek továbbra is szekretálják és szintetizálják a termelt anyagokat az inkubációs közegbe.
A biokémiai módszerek lehetővé teszik egy adott szerv vagy annak egy részének, sőt esetenként egy egész szervrendszer funkcionális aktivitásának értékelését is. Például a 11-OCS szintje alapján megítélhető a mellékvesekéreg fascicularis zónájának funkcionális aktivitása, de a 11-OCS szintjével a hipotalamusz-hipofízis-mellékvese rendszer funkcionális aktivitása is megítélhető. . Általában véve, mivel a 11-OCS a mellékvesekéreg perifériás kapcsolatának végterméke.
A GNI fiziológiájának tanulmányozási módszerei. Az agy mentális munkája hosszú ideig elérhetetlen maradt általában a természettudomány és különösen a fiziológia számára. Főleg azért, mert szenzációk és benyomások alapján ítélték meg, i.e. szubjektív módszerekkel. A tudás ezen a területen elért sikerét az határozta meg, amikor a mentális aktivitást (GNA) a fejlettség különböző összetettségű feltételes reflexeinek objektív módszerével kezdték el értékelni. A 20. század elején Pavlov kidolgozott és javasolt egy módszert a kondicionált reflexek fejlesztésére. E technika alapján további módszerek is lehetségesek a GNI tulajdonságainak és a GNI-folyamatok agyi lokalizációjának tanulmányozására. Az összes technika közül a következők a leggyakrabban használtak:
A feltételes reflexek különböző formáinak kialakításának lehetőségének tesztelése (hangmagasság, színezés stb.), amely lehetővé teszi az elsődleges észlelés feltételeinek megítélését. Ezeknek a határoknak a különböző fajokhoz tartozó állatokon történő összehasonlítása lehetővé teszi annak feltárását, hogy a GNA szenzoros rendszereinek fejlődése milyen irányban haladt.
A kondicionált reflexek ontogenetikai vizsgálata. A különböző korú állatok összetett viselkedése, ha tanulmányozzuk, lehetővé teszi annak megállapítását, hogy ebben a viselkedésben mi a veleszületett és mi a szerzett. Például Pavlov ugyanabból az alomból vett kiskutyákat, és egyeseket hússal, másokat tejjel etetett. Felnőttkoruk elérésekor feltételes reflexek alakultak ki bennük, és kiderült, hogy azokban a kutyákban, amelyek gyermekkorukból tejet kaptak, a feltételes reflexek a tejre, azoknál a kutyáknál pedig, amelyeket gyermekkoruktól kezdve húst kaptak, a feltételes reflexek könnyen kialakultak a húsra. . Így a kutyák nem preferálják szigorúan a húsevő táplálék típusát, a lényeg, hogy teljes legyen.
A kondicionált reflexek filogenetikai vizsgálata. A különböző fejlettségű állatok kondicionált reflexaktivitásának tulajdonságait összevetve megítélhető, hogy a GNI alakulása milyen irányban halad. Például kiderült, hogy a feltételes reflexek kialakulásának sebessége élesen gerinctelenekből és gerincesekből, viszonylag finoman változik a gerincesek fejlődésének története során, és hirtelen eléri azt a képességet, hogy az ember azonnal összekapcsolja az egybeeső eseményeket (imprinting), a bevésődés is a fióka madarakra jellemző (a tojásból kikelt kiskacsák követni tudnak bármilyen tárgyat: csirkét, embert, de még egy mozgó játékot is. A gerinctelenek és a gerincesek, a gerincesek és az emberek közötti átmenetek az evolúció kritikus szakaszait tükrözték, amelyek a madarak megjelenéséhez és fejlődéséhez kapcsolódnak GNA (a rovarok nem sejtes idegrendszerrel rendelkeznek, a coelenterátumok retikuláris típusúak, gerinceseknél - tubuláris típusú, madaraknál golyós ganglionok jelennek meg, egyesek a feltételes reflexaktivitás magas kifejlődését okozzák. Emberben az agykéreg jól fejlett, ami az ugrást okozza.
A feltételes reflexek ökológiai vizsgálata. A reflexkapcsolatok kialakításában részt vevő idegsejtekben fellépő akciós potenciál lehetővé teszi a kondicionált reflex fő láncszemeinek azonosítását.
Különösen fontos, hogy a bioelektronikai indikátorok lehetővé teszik a kondicionált reflex kialakulásának megfigyelését az agy struktúráiban, még mielőtt az a test motoros vagy vegetatív (zsigeri) reflexeiben megjelenne. Az agy idegi struktúráinak közvetlen stimulálása lehetővé teszi modellkísérletek felállítását a mesterséges gerjesztési gócok közötti idegkapcsolatok kialakítására. Közvetlenül meghatározható az is, hogy egy kondicionált reflex során hogyan változik az abban részt vevő idegi struktúrák ingerlékenysége.
Farmakológiai hatás a kondicionált reflexek kialakulásában vagy megváltoztatásában. Bizonyos anyagok agyba juttatásával megállapítható, hogy ezek milyen hatással vannak a feltételes reflexek kialakulásának sebességére és erősségére, a feltételes reflex újraalkotásának képességére, ami lehetővé teszi a központi idegrendszer funkcionális mobilitásának megítélését. idegrendszer, valamint a kérgi neuronok funkcionális állapota és teljesítménye. Például azt találták, hogy a koffein biztosítja a kondicionált reflexek kialakulását, amikor az idegsejtek nagyon hatékonyak, és amikor alacsony a teljesítményük, már egy kis adag koffein is elviselhetetlenné teszi a gerjesztést az idegsejtek számára.
A kondicionált reflexaktivitás kísérleti patológiájának megalkotása. Például az agykéreg temporális lebenyeinek műtéti eltávolítása mentális süketséghez vezet. Az irtás módszere feltárja a kéreg, a kéreg alatti és az agytörzs régióinak funkcionális jelentőségét. Ugyanígy meghatározzuk az analizátorok kérgi végeinek lokalizációját.
A feltételes reflex tevékenység folyamatainak modellezése. Pavlov is vonzotta a matematikusokat, hogy egy képlettel fejezze ki a feltételes reflex kialakulásának mennyiségi függőségét annak erősödésének gyakoriságától. Kiderült, hogy a legtöbb egészséges állatban, így az emberben is, egészséges emberekben feltétel nélküli ingerrel végzett 5 megerősítés után feltételes reflex alakult ki. Ez különösen fontos a szolgálati kutyatenyésztésben és a cirkuszban.
A kondicionált reflex pszichológiai és fiziológiai megnyilvánulásainak összehasonlítása. Az önkéntes figyelem, a repülés, a tanulás hatékonyságának támogatása.
Pszichológiai és fiziológiai megnyilvánulások összehasonlítása bioelemekkel és morfológiai és biokinetikai megnyilvánulások összehasonlítása: memóriafehérjék (S-100) vagy biológiailag aktív anyagok termelése a kondicionált reflexek kialakulásában. Bebizonyosodott, hogy ha vazoprocessziót vezetnek be, akkor gyorsabban fejlődnek ki a kondicionált reflexek (az érnyomás a hipotalamuszban termelődő neurohormon). Morfológiai változások a neuron szerkezetében: csupasz neuron születéskor és denuritokkal felnőttben.
1. labor
Téma: Az irtás és újratelepítés módszerei
Cél: Ismerkedés a mellékpajzsmirigyek kiirtásának és újratelepítésének módszereivel. A hypo- és hyperparathyreosis modellezése.
Felszerelés: laboratóriumi állatok (5 patkány), elektrokoagulátor, csipesz, olló, szike, jód, tűk a bőr felvarrásához, varróanyag, műtőasztal, altató éter, tölcsér.
Előrehalad
Munka 1. A mellékpajzsmirigyhormon-hiány modellezése patkányokban.
A mellékpajzsmirigy-hormonok hiánya mindkét mellékpajzsmirigy eltávolításával jön létre az EH-30 nagyfrekvenciás elektrosebészeti készülékkel. A készülék működési elve a következő: a nagyfrekvenciás áram hatására a szövetek gyorsan felmelegednek, a sejtek tartalma elpárolog. A készülék 2 üzemmódban működik: "vágás" és "koaguláció". A mirigyek eltávolítása vékony elektródával történő koagulációs módban történik, d megközelítőleg megegyezik a PTG méretével. A mirigyek koagulálásához elegendő 1-1,5 másodperces érintkezés. Vágási módban a tömszelencék kitágíthatók. A koaguláció előnye a PTG extilációhoz képest, hogy kizárt a vérveszteség és nem károsodik a pajzsmirigyszövet. Posztoperatív időszak 2 hét.
Munka 2. A felesleges mellékpajzsmirigyhormonok modellezése patkányokban.
A PTG transzplantáció módszerét alkalmazták a hyperparathyreosis szimulálására. A módszer lényege, hogy recipiens patkányokat 3 donor patkányból származó 3 pár PTG nyakának bőre alá ültetnek át. A donor patkányok súlya megközelítőleg azonos legyen a recipiens patkányéval.
Az éteres érzéstelenítés alatt álló donorok a nyak elülső sűrűsége területén 2-3 cm hosszúságú bőrmetszést ejtenek, ezért az izmok tompán szétnyomódnak, így a PTG hozzáférhetővé válik. Ebben az állapotban a donor patkányt a tölcsér alá helyezzük, és továbbra is éteres érzéstelenítést adunk. A műtét előtt a recipiens állatot a hátára rögzítették egy műtőasztalon, valamint a donor patkányoknál 2-3 cm hosszú bőrmetszést végeztek az elülső nyaki denzitás területén. Akkor? A bőr alatti szövetben szikével 6 sekély bemetszést végeztünk, amely egyfajta sejtként szolgált a transzplantált PTG számára. Ezután a PTG-ket gyorsan levágtuk 3 donor patkányról, és előkészített bemetszésekbe helyeztük a recipiens patkányban. A recipiens bőrmetszését sebészeti selyemmel varrták és jóddal kezelték. A következő napokban a műtéti sebet felülvizsgálták. A seb teljes gyógyulása 7-8 nap után volt megfigyelhető. A transzplantációs PTG-k jól gyökereznek. Ez a modell a parat. A hormonok lehetővé teszik, hogy a természetes gőznek köszönhetően éjjel-nappal növelje vérszintjét. hormon.
Önálló munkavégzésre szóló megbízás.
Figyeljük meg az operált állatok állapotát a seb teljes gyógyulásáig és a kísérletbe való visszavételig.
2 hét elteltével határozza meg az operált állatok összkalcium szintjét, amely közvetve jelzi a pajzsmirigy PTG és c-sejtjeinek funkcionális aktivitását, valamint a 11-OKS szintjét, amely mind a stressz hatására változik. műtéti expozíció és a károsodott PTG funkció (pontosabban a kalcium homeosztázis zavara) hatására.
2. labor
Munka 1. Kétoldali ophorectomia.
A test adaptív aktivitásának elektrogének tanulmányozására nőstény patkányokat kétoldali peteeltávolításnak vetettek alá. A műveletet a Bunok 1968-as kézikönyvében megfogalmazott ajánlások szerint hajtják végre.
Az állatokat éterrel érzéstelenítettük, és fekvő helyzetben a műtőasztalra rögzítettük. A gyapjút a hason a szegycsonttól a szemérem területéig levágták, és a bőrt alkohollal kezelték. Szikével óvatosan, nehogy a belek sérüljenek, 4-5 cm hosszan hosszanti bemetszést végeztünk a has káros vonala mentén. A méh jobb vagy bal szarvát megtalálva, a petevezeték mentén tovább vizsgálva megtaláljuk a petefészket. A petevezeték felső részén és a petefészket tartó szalagon átszúrjuk a ligatúrát, majd ollóval levágtuk a homlokot. A második petefészket ugyanígy eltávolítottuk. Ezt követően az izmokat és a végét összevarrtuk, majd a varratot 5%-os jód tinktúrával kezeltük.
A műtét után az állatokat tiszta ketrecbe helyeztük, az első 4-5 napban a sebet naponta fertőtlenítőszerrel kezeltük. A sebek gyógyulása 8-10 napon belül megtörtént.
Munka 1. Egyoldali mellékvese eltávolítása.
Endogén glükokortikoid-hiány szimulálására AE-nek (mellékveseeltávolításnak) kitett állatokban.
Az egyik mellékvese műtéti eltávolítása a Kabak Ya.M. kézikönyvében bemutatott módszer szerint történt. A műtét éteres érzéstelenítésben történt. A patkányt hason fekvő helyzetben a műtőasztalra rögzítették. A gerinctől balra a szőrt levágták, és a műtéti területet jóddal kezelték. A bőr és az izmok bemetszése a gerinctől balra 1 cm-re történt, a bordaívtől 1,5 cm-rel lefelé húzódva. Ezután egy kis izommetszést horgokkal bővítettek ki. A mellékvesét a környező zsírszövettel és kötőszöveti zsinórral együtt anatómiai csipesszel befogták és eltávolították. A műtéti sebet rétegesen varrták.
A posztoperatív időszakban minden sebet naponta antiszeptikus szerekkel kezeltünk. A gyógyulás 5-7 nap múlva következett be.
Következtetés: Az ovario- és adrenalectomia egyszerre vezetett az állatok alkalmazkodóképességének meredek csökkenéséhez hormonális egyensúlyhiány miatt (a mellékvese alulműködése hypocarticismushoz és hypoestrogeniához vezetett), és a műtétet követő 9. napon elhullott.
3. labor
Téma: Módszerek gyógyszerkészítmények laboratóriumi állatoknak történő beadására. vizsgálati módszerek.
Cél: Ismerkedjen meg a gyógyszerkészítmények, valamint a különféle orális és parenterális terhelések laboratóriumi állatoknak történő beadásának módszereivel és módszereivel.
Felszerelés: fecskendő orális, intramuszkuláris és perenterális adagoláshoz, gyógyászati anyagok vagy vízfeltöltés, 2 kupakkal ellátott tölcsér, 2 vizeletgyűjtő cső (békés), 2 pelenka, petuitrin oldat (az antidiuretikus hormont - vadopressint tartalmazza), sóoldat, desztillált víz.
Előrehalad
Munka 1. A víz és a hiperszomatikus terhelés hatása a diurézisre. Az antidiuretikus hormon hatása a diurézisre.
Mérjük le a patkányokat, és jegyezzük fel a testtömeget. Ezután szájon át adjunk vizet a patkányoknak. Ehhez akassza fel a patkányt „puhán” állványra, pólyázza be, szívjon meleg vizet (37 ° C) a szondához csatlakoztatott fecskendőbe a testtömeg 5% -os arányában. A patkányt függőlegesen tartva helyezze be a szondát a szájába, és óvatosan mozgassa a gyomorba, amíg meg nem áll, majd fokozatosan kinyomja a vizet a fecskendőből. Ezután egy patkánynak petuitrint injektálunk 20 ml/100 g testtömeg mennyiségben. Ezt követően mindkét patkányt tölcsérbe helyezzük, és 1 órán át vizeletet gyűjtünk. A Petuitrint intramuszkulárisan adják be. Ebből a célból egy cortsng-vel veszik a fejbőrt, és egy kézzel egyszerre fogják meg a patkány cortsangot és a farkát, és igyekeznek biztosítani, hogy a patkány mind a 4 mancsával és annak méreteivel érintse az asztal felületét. megfelelnek a fiziológiai méreteknek. A második kézzel injekciót adunk a combba (izmokba), miközben a hátsó lábat a farokkal együtt tartják.
Következtetés: Petuitrin nélkül: 1,2 ml, petuitrinnel 0,7 ml, i.e. A petuitrin elősegíti a víz visszatartását a szervezetben.
A parenterális beadás módja. Akkor alkalmazzák, ha a beadott anyagoknak a lehető leghamarabb be kell jutniuk az általános keringésbe, illetve ha a beadott gyógyszerek mennyisége meghaladja az intramuszkuláris beadásra megengedett dózist. Parenterális adagolás esetén a térfogat elérheti az 5 cm 3 -t. Parenterálisan célszerű a gyógyászati anyagok olajos oldatait beadni.
A parenterális beadási módnál az állatot fejjel lefelé tartjuk, hajlított helyzetben nem szabad élesen mozogni. Ebből a célból az állatot a fej mögé, a kezekkel a farok mögé kell rögzíteni. Anatómiai csipesz vagy kis Kocher-bilincs segítségével a hasfalat húzzuk, közben a hasi szervek lefelé mennek, majd a hasfalat átszúrom, 2 szúrást rögzítve: 1 a bőrön, 2 a hashártya izmos falán keresztül. Ezt követően a gyógyszert a hasüregbe fecskendezik. A gyógyszer hasüregbe történő helyes beadásának bizonyítéka a hasüregben előforduló szövődmények hiánya és az állat aktív állapota az injekció beadása után, feltéve, hogy nem kábító anyagokat adnak be. Egy szúrással a bevezetés szubkután lesz.
4. labor
Téma: A biológiai vizsgálat módszerei.
Cél: Megismerni a hipotalamusz-hipofízis-mellékvese rendszer funkcionális aktivitásának biológiai vizsgálati módszereit.
Felszerelés: recipiens patkány agyalapi mirigy, recipiens patkány hipotalamusz, donor patkány, az agyalapi mirigy és a hipotalamusz kivonat elkészítéséhez szükséges reagensek, csipesz, Kocher-bilincs, intravénás fecskendő, olló, heparin, vérvételi csövek, állvány, torziós mérleg, vízfürdő, hőmérő, éter érzéstelenítés.
Előrehalad
Munka 1. A kortikotropin tartalmának meghatározása az agyalapi mirigyben.
A módszer célja a 11-OCS térfogatának növekedése a recipiens patkányok vérplazmájában. A teszt agyalapi mirigy kivonatainak beadása után. A kortikotripin tartalmának meghatározásához előzetesen oszcillációs görbét készítünk.
Meghatározási technika: az agyalapi mirigyet torziós mérlegen lemértük és 10 napra vízmentes acetonnal ellátott dobozba helyeztük. Az agyalapi mirigyet ezután lemérjük, és 100 ml jégecetben alaposan eldörzsöljük. A botot ugyanannyi ecetsavval öblítettük le. Ezt követően a csészét vízfürdőbe helyeztük, és 70 °C körüli hőmérsékleten 30 percig bepároltuk. A kapott extraktumot 2 ml bidesztillátummal hígítjuk és 1 mólos NaHCO 3 -oldattal semlegesítjük, majd bikarbonátot és glükózt tartalmazó Krebs-Ringer oldattal a kívánt tömegre hígítjuk. Az agyalapi mirigy-kivonatok hígításánál figyelembe vették, hogy egy recipiens patkánynak 100 μg acetonos port kell beadni.
Az agyalapi mirigy kortikotropintartalmának meghatározására szolgáló biológiai vizsgálatokat előnyösen hím patkányokon végezzük. A kísérlet előtti napon patkányoknak szubkután prednizont injektáltunk 6 mg/100 g testtömeg arányban. A kortikoszteroid jelzett dózisa a visszacsatolási elv alapján blokkolja a recipiens patkányok hipofízis-mellékvese rendszerét, leállítja a kortikotropin endogén szekrécióját. Egy nappal később patkányokban meghatározzák a 11-OCS szintjét a vérplazmában. Az agyalapi mirigy-kivonat szükséges mennyiségét intravénásan adtuk be, és a 11-OCS szintjét a vizsgált agyalapi mirigy-kivonatok beadása után 1 órával újra meghatároztuk a recipiens patkányoknak. A "dole-effektus logaritmusa" görbe segítségével meghatároztuk a kísérleti patkány agyalapi mirigyének kortikotropin tartalmát méz/100 mgm szövetben.
5. labor
Téma: Biokémiai módszerek a fiziológiában.
1. lecke. A 11-OCS meghatározása a vérplazmában.
Cél: fiziológiai kísérletben a 11-OCS térfogatának változásának meghatározása a vérplazmában sebészeti beavatkozás után.
Módszertan: 1. Vegyünk 1-1,5 ml vért az állatból (a farokvénából vagy a combvénából);
2. Centrifugálja a vért 10 percig 2000 fordulat/perc mellett;
3. Válassza le a plazmát a kialakított elemekről, és vigye át egy földdugós kémcsőbe. A plazmának 1 ml-nek kell lennie, vagy bidesztillátummal kell feltölteni erre a mennyiségre.
4. Adjunk 6 ml hexánt a kémcsőbe, rázzuk 20 másodpercig. Ez eltávolítja a koleszterint a plazmából. Távolítsa el a kimerült hexánokat vízsugárszivattyúval.
5. Adjunk hozzá 10 ml kloroformot, rázzuk 1 percig. Ebben az esetben a kortikoszteroidok kloroformban oldódnak. Távolítsa el a maradék plazmafrakciót pumpával.
6. Mossuk ki az extraktumot 0,1 M NaOH-oldattal, adjunk hozzá 1 ml-t. Rázza 1 percig, majd vízsugárszivattyúval távolítsa el.
8. Ezt követően vegyünk ki 8 ml-t a kivonatból, és vigyük át egy tiszta, száraz kémcsőbe, amelyet őrölt dugóval látunk el.
9. Adjunk hozzá 6 ml abszolút alkohol (etil) és H 2 SO 4 keverékét az extraktumhoz, amely kiállja a Savamo tesztet. Az alkohol és a sav aránya 1:3 (3 alkohol és 1 sav). 1 percig rázzuk, majd egy órát hideg helyen, meleg helyen pihentetjük. Ugyanakkor a kortikoszteroidok sav és alkohol keverékében oldódnak. Ezt követően a 11-OKS térfogatát Kvant spektrofotométerrel határozzuk meg.
Felszerelés: dupla dugós csőkészlet, állványok, centrifugacsövek, vízsugár pumpa, 3 x 1 ml-es pipetta, 2 x 10 ml-es pipetta, 1 x 6 ml-es pipetta.
Reagensek: bidesztillátum, hexán, 0,1 NaOH-oldat, kroroform, 100% etanol, H 2 SO 4 Sawamo szerint (100%).
Módszerek patkányok érzelmi állapotának vizsgálatára
1. Nyílt terepi teszt
A központi térről való kilépés látens periódusa, keresztezett vonalak száma, függőleges állások, vizsgált lyukak, lemosások, székletürítések. A központi térről való kilépés látens periódusának időtartama és a keresztezett vonalak száma szerint a motoros aktivitást, a feltáró tevékenység alapján a függőleges állványok és a vizsgált lyukak számát, a mosakodások száma az érzelmi állapotot, ill. a szorongást a székletürítések száma alapján ítélték meg.
2. Multiparametrikus módszer patkányok szorongás-fóbiás állapotának meghatározására
Cél:értékelje az állat egyéni szorongás-fóbiás szintjének összetett jellemzőit.
Módszertan: a vizsgálatot nyílt terepen, meghatározott időpontban 3000 lux elektromos megvilágítás mellett végzik.
Teszt 1. A magasból való leereszkedés látens periódusa. Ezt a tesztet patkányok intenzív védekező viselkedésének értékelésére használják. A patkányokat egy 20x14x14 cm méretű, átlátszatlan anyagból készült tolltartóra helyezzük, és feljegyezzük a tolltartóról való leszállás idejét, amikor a patkány mind a 4 mancsával megérinti a terepet.
2. teszt. A lyukon való áthaladás látens időszaka. A patkányt egy átlátszó tokba helyezzük, 2 rekeszre osztva, a válaszfalon 7x10 cm-es lyukkal. A művelet akkor tekinthető befejezettnek, ha a patkány mindkét mancsával bemászik a 2. rekeszbe. Ha egy akció végrehajtása, lyukba nézés vagy megkezdett, de még nem befejezett átadás során tétovázások tapasztalhatók, a pontszám 0,5 pont.
3. teszt. Ideje elhagyni a házat. Az állatot egy 16x15x12 cm-es átlátszó plexi házba helyezzük, és a kijáratot csappantyúval lezárjuk 15 percre. Az időszámlálás a kijárat nyitásának pillanatától kezdődik. Az 1-3. tesztekben a patkányt legkorábban a megfelelő művelet végrehajtása után 20 perccel, illetve a művelet végrehajtásának elmulasztása esetén a vizsgálati idő (180 s) lejárta után hoztuk vissza a kísérleti környezetből. A tesztek közötti intervallum legalább 15 perc.
Teszt 4. Kilépés a nyílt mező közepéből. Ez a teszt lehetővé teszi a motoros aktivitás csökkenésével kapcsolatos félelemreakciók azonosítását. A tesztelés azzal kezdődött, hogy a patkányt a tábla közepére helyezték, és ettől a pillanattól kezdve feljegyezték azt az időt, amely alatt az állat 4 központi négyzetet meglátogatott.
Az 1-4. tesztekre a skála szerint adták a pontszámokat:
5. teszt A dőlésreakció spontán és éles megvilágítási változással történő működésének értékelése nyílt terepen. 180 másodperccel azután, hogy az állatot a világítómezőbe helyezték, a megvilágítás hirtelen megváltozott: lekapcsolták az erős fényt, és egy egyszerű lámpát kapcsoltak 60 másodpercre, majd a megvilágítás helyreállt. 300 másodperces megfigyelés során meghatározták azt a négyzetekben mért távolságot, amelyen keresztül az állat hátrált. Nincs változás 0 pont, fél négyzet - 1 b, legfeljebb 2 négyzet - 2 b, több mint 2 négyzet - 3 b.
6. teszt. Felfújás-2. A kísérletvezető kísérlete az állat felszedésére. Szintén nagyra értékelik.
7. teszt. Vokalizációs reakció.
8. teszt. Fagyási reakció. Az állat feszült pózban megdermed kiegyenesített lábakon, vagy a padlóba kapaszkodva, néha lelapult fülekkel és csukott szemmel.
9. teszt. A fülek megnyomása.
A 6-9. teszteket úgy végezzük, hogy fokozatosan közelítjük meg a kísérletező kezét a pofa felől, hogy a patkány lássa a kezét. A kéz közeledését az állathoz egymás után 2-3 alkalommal hajtják végre. Fokozat:
0 b. - nincs reakció
1 b. - reakció simogatáskor
2 b. - reakció kézhez közeledve
3b. - a reakció a kéz eltávolítása után is fennáll
Spontán reakciók jelenlétében a 7-9. tesztekben mindegyikért 3 további pontot adtunk. Ezután kiszámítottuk az összes teszt összpontszámát, amelyet a szorongás általános szintjének (az IPT-szorongás integrált indexe) megítélésére használtunk.
Következtetés a glükózról: kalibrációs görbe felépítése után (amelyet 10 standard méret határoz meg) azt találtuk, hogy a kísérleti állat vére 42 mm (l glükózt) tartalmaz.
Az állatok viselkedésének élettani mechanizmusainak vizsgálata a legintenzívebben fejlődő tudományterület, amelyet nálunk hagyományosan a magasabb idegi aktivitás fiziológiájaként emlegetnek. Az utóbbi évtizedekben jelentősen megnőtt az érdeklődés e tudomány iránt, elsősorban az agyi rendszerek és folyamatok technikai modellezésének igénye miatt, amely egyesül a mesterséges intelligencia koncepciójában. Természetesen a viselkedés és a psziché agyi mechanizmusainak tudománya kibernetikai ötletekkel gazdagodott, új kutatási területek alakultak ki - bionika, neurokibernetika stb.
A VISELKEDÉS ÉLETTANI ALAPJÁNAK VIZSGÁLATA
A fajok evolúciója a változó környezeti feltételekhez való jobb alkalmazkodás eredménye. A magasabb rendű élőlények a fizikai (hőmérséklet, sugárzás, gravitáció) és kémiai (metabolit-, elektrolit- és vízkészlet, légköri összetétel) tényezőknek csak egy viszonylag szűk tartományán belül létezhetnek, amelyeket genetikailag meghatározott morfológiai és anyagcsere-tulajdonságok határoznak meg. Az alkalmazkodás statikus formáit a szervezet folyamatosan változó dinamikus alkalmazkodása egészíti ki a környezethez. Ez a viselkedés a szó legtágabb értelmében általában az anyagcsere-tevékenység szabályozásán, és különösen a konkrét végrehajtó rendszerek szabályozásán alapul. Az izmok és a mirigyek a legfontosabb végrehajtó szervek, amelyek a magasabb rendű szervezetek szinte minden viselkedési formáját biztosítják. A test különféle receptorokkal van felszerelve, amelyek képesek érzékelni a környezet tulajdonságait, és azokat értelmes információvá alakítani. A viselkedést a környezet határozza meg, és központi mechanizmusok közvetítik, amelyek értékelik a beérkező információkat és kialakítják a legmegfelelőbb válaszokat.
A viselkedés fő célja egy egyed vagy faj túlélésének biztosítása. A viselkedési cselekmények tetszőlegesen feloszthatók ízreakciók, a szükséges külső feltételek elérését célzó (például táplálék tárolása vagy elfogyasztása, párzás), ill ellenkező előjelű reakciók, beleértve menekülni vagy a káros tényezők elkerülése(pl. hőmérséklet, sugárzás, mechanikai sérülések), gyakran környezeti tényezők alakulnak ki folytonosság, egy bizonyos tartomány, amelyet az állat kedvel, míg egy másik tartomány elkerüli. Az állat a környezeti tényezők többdimenziós gradiensében mozog, hogy optimalizálja az észlelt ingerek teljes mennyiségét (pl. amikor a táplálékhoz csak kedvezőtlen hőmérsékleti tartományok vagy optimális vagy akár káros mechanikai ingerek mellett lehet hozzájutni).
Ilyen az élőlények és a környezet kapcsolatrendszere a létezésre utal hipotetikus központi állapotok(például, lendület, motiváció) amelyek meghatározott viselkedéseket futtatnak és támogatnak. Feltételezzük, hogy a test rendelkezik az optimális belső (és külső) állapotok modelljével, és minden viselkedést folyamatosan értékelnek attól függően, hogy e modell és a valós állapot közötti eltérés csökken vagy nő. Jelentős környezeti feltételek, amelyekre a szervezet törekszik vonzó ösztönzők és akiket elkerülnek) azok averzív ingerek. Viselkedésmódosítás és szabályozás (operáns kondicionálás) a vonzó ingerek felmutatásával vagy az averzív ingerek megszüntetésével, ill. pozitív vagy negatív megerősítés. Bizonyos viselkedések averzív ingerekkel való kombinációját ún büntetésés ennek a viselkedésnek az elnyomásához vezet.
Amellett, hogy megválaszoljuk azt a kérdést, hogy miért cselekszik egy állat, ugyanolyan fontos megérteni, hogyan cselekszik. A Descartes által a 17. században javasolt reflexelmélet befolyásolta a fiziológusok és pszichológusok gondolkodását, és máig a modern neurofiziológia fontos kiindulópontja. Az alapvető viselkedési repertoár mereven beágyazódik bizonyos neurális hálózatokba, amelyek egy specifikus választ (feltétel nélküli válasz - BR) társítanak egy adott ingerhez (feltétel nélküli inger - BS). Ezek veleszületett(nem a képzés során szerzett) reakciók kiegészítik szerzett (kondicionált) reakciók kezdetben semleges ingerekre, amelyek a BR-vel ismételten kombinálva kondicionált ingerekké (CS) válnak, azaz a BR térbeli és/vagy időbeli megközelítésének jeleivé (Pavlov, 1927).
Ha a veleszületett viselkedés a nemzedékek által a természetes kiválasztódás során szerzett genetikailag kódolt válaszokat tükrözi, akkor az egyénileg szerzett viselkedés a szervezet emlékezetében rögzített tapasztalatokhoz kapcsolódik. A külső és/vagy belső események sorozata, amelyben az állat részt vesz, többé-kevésbé maradandó változásokat idézhet elő idegrendszerében, amelyek a korábban hatástalan ingerekre adott válasz hátterében állnak. A megfelelő folyamatot ún tanulás, tapasztalatok felhalmozódásához vezet emléknyomok (engramok) formájában, melyek előhívása hatással van az állat viselkedésére. Azok a készségek, amelyek már nem felelnek meg az új feltételeknek, kialszanak, a régóta egyáltalán nem használt készségek pedig feledésbe merülhetnek.
A szervezet és a környezet kölcsönhatása eltérő lehet, ami bizonyos viselkedésformáknak felel meg. Ha egy válaszviselkedés diszkrét ingerek által kiváltott reakciókból áll, mint például fájdalom, étel, majd az operáns viselkedést belső szükségletek serkenthetik, és különböző reakciók spontán megnyilvánulásaiból állnak, amelyek végső soron a környezet kívánt változásával járnak (például táplálékhoz jutás). .
Az ilyen formák szerzett viselkedés hangsúlyozzák a klasszikus és az instrumentális kondicionálás közötti különbségeket: az első esetben az UH általában ugyanazt a választ váltja ki, mint a BS (az ételmegjelenítés akusztikus UH által kiváltott nyálfolyása). A klasszikus típus szerint kialakított feltételes válasz megléte vagy hiánya nem befolyásolja a BS használatának valószínűségét. Az instrumentális reakciók általában jelentősen eltérnek a megfelelő feltétel nélküli reakcióktól, a műszeres reakciók segítségével megnyílik a hozzáférés a vonzó ingerekhez, vagy fordítva, az állat elkerüli az averzív ingereket (pl. táplálékkal megerősített kar megnyomása, a fájdalmas ingerek elkerülése ugrással). Az instrumentális kondicionálás általában a vázizmok motoros reakcióit befolyásolja, míg a klasszikus kondicionálás a zsigeri izmok és mirigyek által végzett autonóm funkciókra korlátozódik. E szabály alól azonban számos kivétel van.
A hagyományos inger-válasz pszichológiában (például Skinner (1938) javaslata szerint) a viselkedéselemzés a bemeneti feltételek (ingerek) és a kimeneti állapotok (reakciók) szabályrendszerének felállításából áll. Így nem veszik figyelembe az idegközpontokban zajló feltételezett folyamatokat vagy a fogalmi agy hipotetikus mechanizmusait. Míg a fekete doboz megközelítés jelentős mértékben hozzájárult ahhoz, hogy megértsük a környezetnek a viselkedés szabályozásában betöltött szerepét, csak kis mértékben bővítette ismereteinket ennek a fekete doboznak, azaz az agynak a belső szerkezetéről és működéséről, mint a transzducerről vagy az agyról. közvetítő szerv a bemenet és a kimenet között. Ez utóbbi a szakemberek - fiziológusok és pszichológusok - kutatási területe, valamint különféle speciális tudományágak (neurofiziológia, farmakológia, neurokémia) területe, amelyek az idegtudományok komplexumának részét képezik. A neurofiziológiában jelentős előrelépés történt a gerincvelő egyszerű feltétlen reflexeinek elemzése terén. A nyújtási vagy flexiós reflex megértése annyira részletes, hogy pontosan nyomon követhető az afferens impulzusáramlás terjedése a gerincvelő hátsó gyökereitől a ventrális gyökerekben kialakuló efferens kitörésig. A Pavlov által bevezetett feltételes reflex (CR) koncepció lehetővé teszi, hogy ugyanazt az analitikus megközelítést alkalmazzuk a klasszikus feltételes reflexekre. Azonban még a legegyszerűbb SD-k sem teszik lehetővé az SS-folyamnak a BR-útvonalra való átkapcsolásáért felelős döntő plasztikus link észlelését. Ugyanilyen tisztázatlanok az operáns kondicionálásban szerepet játszó idegi mechanizmusok (instrumentális kondicionált reflexek).
A viselkedés idegi mechanizmusainak tanulmányozásának fő módszerei az eltávolítás, a stimuláció, az elektromos rögzítés és a kémiai elemzés. Például:
(Egy helyszín idegi struktúrák, amelyek egy bizonyos viselkedésért felelősek, megállapíthatók az agy azon régióinak maximális eltávolításával, amelyeknél ez a viselkedés megmarad, és/vagy minimális eltávolításával, amelynél eltűnik. Ugyanezt a célt szolgálhatja az idegközpontok funkcionális blokádja is.
(B) A reakció idegi szubsztrátja úgy elemezhető, hogy megtaláljuk azt a területet és optimális paramétereit az elektromos és kémiai stimulációnak, amely ugyanazt a reakciót okozza.
(B) A viselkedési aktust kísérő elektromos aktivitás tükrözheti a végrehajtása szempontjából fontos folyamatokat. Az elektrofiziológiai módszerekkel kimutatható az afferens impulzusok agyi terjedése, a külső válasz bekövetkezését megelőző tevékenység, illetve a viselkedési és elektromos válasz valószínűsége és/vagy mértéke összefüggésbe hozható.
(D) Az idegi áramkörök tanulás által okozott aktivációja és esetleges módosulása a mediátorok, nukleinsavak és fehérjék metabolizmusának lokális változásaiban tükröződhet.
A neurofiziológiai kutatások a viselkedés dinamikájának és az agyi tevékenység időbeli-térbeli szerveződésének figyelembevételére irányulnak. Az engram kialakításához vezető új tapasztalat megszerzése (tanulás) a rögzített élmény későbbi reprodukálásában részt vevő neurális hálózatok közreműködésével valósítható meg. Az információ felhalmozódásának helye különálló írási és olvasási mechanizmusok konvergenciapontja lehet. A tapasztalatszerzés és annak újratermelésének hatékonysága olyan tényezőktől függ, mint az ébrenlét szintje, a motiváció és az érzelmek. Mindezeket a változókat figyelembe kell venni a stimuláció és zavarok által kiváltott viselkedési változások, valamint a viselkedési, elektromos vagy biokémiai eltolódások közötti kapcsolat magyarázata során. Nagyon nehéz megkülönböztetni azokat a specifikus mechanizmusokat, amelyek a reakciók egész osztályára jellemzőek (például étvágygerjesztő és averzív).
A különféle viselkedési formákban szerepet játszó idegi struktúrák általános leírása szükséges feltétele a neurális hálózatok plasztikus átrendeződésének hátterében álló sejtes és molekuláris változások részletes tanulmányozásának. A rendelkezésre álló elektrofiziológiai, neurokémiai és morfológiai mikromódszerek teljes mértékben megfelelnek ennek a követelménynek, feltéve, hogy megfelelő időben és lényeges linkeken alkalmazzák őket. A mikromódszerek hatékony alkalmazására alkalmas viselkedési modell megalkotása a további gyors siker feltétele. Mindeközben a kutatás a különféle folyamatokban részt vevő neurális hálózatok funkcionális szerveződésére fókuszál, mint például a szenzoros feldolgozás, a motiváció, a memórianyomok kialakítása, az engram helymeghatározás stb.
Kísérletek tervezése
A kísérletek megtervezéséhez ismerni kell azokat a kutatási elveket és taktikát, a tudományos szemléletet, amely a kísérletek közvetlen megvalósításában alakul ki legjobban. Ez a könyv gyakorlati útmutató a kísérletezéshez. Feltételezhető, hogy az olvasó ismeri a statisztika alapelveit. Sidowski és Lockard (1966) és Weiner (Wayner, 1971) bevezető gyakorlati tanácsokat ad a viselkedés fiziológiájával kapcsolatos kísérletek elvégzéséhez. Az alábbiakban egy rövid leírást adunk, amelynek célja, hogy eligazítsa a hallgatókat a kísérletek tervezésével és lebonyolításával kapcsolatos összetett problémákra.
A laboratóriumi vizsgálat előnye a naturalisztikus megfigyeléssel szemben, hogy a kutató ellenőrizheti a kísérlet körülményeit, azaz precíz szabályozást tud kialakítani az ún. független változók, hogy azonosítsák hatásukat függő változók. A fiziológiás pszichológiában a függő változók bármilyen viselkedési vagy fiziológiai jellemzők lehetnek, míg a független változók olyan körülmények, amelyeket a kísérletező irányít, és néha rákényszerítenek a szervezetre. A feltételek azt jelentik közvetlen beavatkozás(az agy egyes részeinek eltávolítása, stimulálása vagy különféle gyógyszerek alkalmazása), környezeti változás(hőmérséklet és fény), a megerősítési rend változása, a későbbi tanulási nehézségek, a táplálékmegvonás időtartama vagy olyan tényezők, mint az életkor, nem, genetikai származás stb.
A kísérletek félreértelmezésének minimalizálása érdekében, amely a kísérleti beavatkozások hatásainak más változók hatásaitól való megkülönböztetésének nehézségével jár, be kell vezetni ellenőrzési eljárások.Így például egy bizonyos eljárás (független változó) hatékonyságának tesztelésekor egy kontrollcsoportot használnak. Ideális esetben a kontrollcsoportot ugyanúgy vizsgáljuk, mint a kísérleti csoportot, kizárva a vizsgált tényező hatását, amelyre magát a kísérletet tervezzük. Ugyanaz az állat használható a kontrollban és a kísérletben is, ha például össze kell hasonlítani viselkedését agyi régiók eltávolítása előtt és után. Egy másik elterjedt ellenőrzési eljárás, melynek célja a változó tényezők egyidejű hatásának csökkentése, a különböző hatások kiegyensúlyozott alkalmazása ugyanabban az állatban (például különböző gyógyszerek injekciója vagy ugyanazon gyógyszer különböző dózisai). Egy másik fontos ellenőrzési pont az állatok véletlenszerű elosztása különböző csoportokba. Ezt a legcélszerűbb a sok statisztikai könyvben található véletlenszám-táblázat használatával megtenni (az állatokat egyszerűen kivenni a ketrecből, hogy csoportot alkossanak, mivel a leggyengébb vagy legpasszívabb állatokat veszik el először).
Az ellenőrizetlen változók miatti lehetséges hibák vagy az eredmények változékonysága miatt a méréseket általában megismétlik és azonosítják. középső vagy medián méret. Az ismételt mérések során több megfigyelést végeznek ugyanazon az állaton, vagy egy megfigyelést több állaton, vagy mindkettőn. Minél valószínűbb, hogy bizonyos ismeretlen vagy nem szabályozott változókhoz kapcsolódnak hibák vagy ingadozások, annál valószínűbb, hogy az ismételt mérések eltérnek, és így a mérések variabilitása az átlaghoz képest nagyobb lesz. Statisztikai analízisáltalában a kísérleti és a kontrollcsoportok vagy a kísérleti körülmények közötti megfigyelt különbségek megbízhatósági fokának értékelésére használják. Például a két átlag közötti különbséget hagyományosan akkor tekintik szignifikánsnak (azaz nem véletlenszerűnek), ha 100-ból legalább 95 esély van arra, hogy a különbség valóban igaz.
A természettudományos megfigyeléseken vagy laboratóriumi kísérleteken alapuló tudományos elemzés mérésekre támaszkodik, amelyek segítségével a megfigyelések kvantitatív jelleget kapnak. Az úgynevezett mérési szint határozza meg, hogy milyen aritmetikai műveletek alkalmazhatók a számokra, ami tehát meghatározza a megfelelő statisztikai módszerek alkalmazását. A kutatónak már a kísérletek tervezésekor figyelembe kell vennie a mérések szintjét, és előre látnia kell az eredmények statisztikai feldolgozásának jellegét, hiszen ezek a szempontok segítik a mérőműszerek pontosságának és a szükséges kísérletek számának eldöntését.
Négy általános mérési vagy értékelési szintet kell megkülönböztetni: nominális, közönséges, intervallum és relatív. A legalacsonyabb szint az névleges, ahol a szimbólumokat, például betűket vagy számokat egyszerűen tárgyak vagy jelenségek osztályozására használnak. Ebben az esetben a különböző osztályokba tartozó mérések számát kísérleti és kontroll körülmények között a segítségével hasonlítjuk össze binomiális statisztika. Ha lehetséges a megfigyeléseket úgy rendezni, hogy azok valamilyen kapcsolatban legyenek egymással (például "nagyobb, mint", "kisebb, mint" stb.), akkor foglalkozunk közönséges mérleg. Ha ezen kívül lehetőség van a számok közötti intervallumok kimutatására egy ilyen skálán, akkor foglalkozunk intervallum skála, amelynek tetszőleges nullapontja van (mint a hőmérsékleti skála esetében). Ha a mérlegnek is van egy valódi nullapontja az elején, mint például a magassági, tömegskálák, akkor a legmagasabb mérési szintet érjük el, pl. korrelációs skála. A névleges vagy közönséges skálával mért paraméterek feldolgozása a nem paraméteres statisztika(pl. χ 2 -tesztek (Connover, 1971; Siegel, 1956)), míg az intervallum- és arányskálán mért adatokat általában a parametrikus statisztikai módszerek(pl. t-próbák) (ha a sokaság paramétereire vonatkozó különféle feltételezések, amelyekből a példa származik, illeszkednek az adatokhoz). A nem-paraméteres statisztikai eljárásoknak alávetett populációs paramétereknek nem kell megfelelniük bizonyos feltételeknek, például a normál eloszlásnak. Ezért ezeket az eljárásokat széles körben alkalmazzák a fiziológiai pszichológiai kísérletekben, ahol a méréseket általában a szokásos szinten végzik, és a minta mérete gyakran kicsi. Az ebben a könyvben leírt kísérletek végrehajtási terve magában foglalja a kísérleti és a kontrolladatok összehasonlítását. Az ilyen független eseményekből származó adatok esetében hasznos, nem paraméteres statisztika az U-gest Manna – Whitney. Különböző kísérleti sémák alkalmazásakor az állat önmaga kontrolljaként szolgál, mint például a gyógyszer beadása előtti és utáni viselkedés összehasonlításakor, valamint az agy egyes részeinek eltávolításakor. Az ilyen adatok standard, nem paraméteres becslése, amelyet kapcsolódó események jelenlétében kapunk, a kritérium aláírt Wilcoxon rangok konjugált párjai(Siegel, 1956). Ezenkívül nem-paraméteres módszereket alkalmaznak az ismételt szövegekben kapott adatok elemzésére, amelyekből tanulási görbéket és reaktivitási görbéket építenek (Krauth, 1980).
Ebben a könyvben patkányokat használnak kísérleti állatokként a legtöbb kísérlethez. Az általános laboratóriumi eljárások részletes bemutatásához, beleértve az állatok, különösen a patkányok gondozását és kezelését, ajánljuk az olvasóknak Baker és munkatársai (1979), Ferris (Harris, 1957), Goodman és Gilman (Goodman és Oilman 1975) tanulmányait. , Lane-Pettere és munkatársai (1967), Leonard (Leonard, 1968), Myers (Myers, 1971 a), Mann (Munn, 1950) és Short és Woodnott (Short
és Woodnott, 1969).
A viselkedéskutatásban a leggyakrabban használt patkánytörzsek a Long Evans hooded törzsek; fehér vonalak Sprague-Dawley és Wistar. Az eredmények eléréséhez és összehasonlításához kívánatos szabványos vonalak használata. Az eredmények sokoldalúságának mértéke azonban több vonal (valamint a fajok) használatától is függhet.
Az állatokon végzett kísérletekhez tisztán, kényelmesen és betegségektől mentesen kell tartani őket. Ez a tartásra, etetésre, higiéniára, posztoperatív ellátásra (lásd a fenti hivatkozásokat) és a gyakori állatbetegségek ismeretére vonatkozó részletes szabványokkal érhető el (Myers, 1971a; ShortandWoodnott, 1969).
A legtöbb viselkedési tapasztalat kellemetlen érzést okoz az állatokban, akár táplálékmegvonás, akár központi vagy perifériás averzív stimuláció alkalmazása, gyógyszerek beadása vagy egyszerűen az állat levegőbe emelése okozza. A kísérletvezetőnek ezt mindig szem előtt kell tartania, és igyekeznie kell a lehető legjobban csökkenteni a kísérleti állat kellemetlen érzéseit.
Az alábbiakban az állatkísérletekre vonatkozó ajánlások találhatók, amelyek a National Institutes of Health Guide to Subsidies and Contracts 1978. évi „Állatok használatának alapelvei” című részében találhatók:
"egy. Azokat a kísérleteket, amelyekben élő gerinceseket és élő szervezetek szöveteit használnak kutatáshoz, szakképzett biológusok, fiziológusok vagy orvosok felügyelete mellett kell elvégezni.
2. Valamennyi kísérleti állat elhelyezését, gondozását és takarmányozását szakképzett állatorvos vagy más, ezekben a kérdésekben kompetens tudós felügyelete alatt kell végezni.
3. A kutatásnak természeténél fogva hasznos eredményeket kell hoznia a társadalom javára, és nem lehet véletlenszerű és haszontalan.
4. A kísérletnek a vizsgált betegség vagy probléma ismeretén kell alapulnia, és úgy kell megtervezni, hogy a várt eredmények igazolják a megvalósítást.
5. Statisztikai elemzés, matematikai modellek vagy biológiai rendszerek ban ben vitro akkor kell alkalmazni, ha megfelelően kiegészítik az állatkísérletek eredményeit és csökkentik a felhasznált állatok számát.
6. A kísérleteket úgy kell elvégezni, hogy az állatot ne tegye ki szükségtelen szenvedésnek, és ne sértse meg.
7. A kísérletet vezető tudósnak fel kell készülnie a kísérlet leállítására, ha úgy véli, hogy a kísérlet folytatása az állatoknak szükségtelen sérülést vagy szenvedést okozhat.
8. Ha maga az élmény nagyobb kényelmetlenséget okoz az állatnak, mint az érzéstelenítés, akkor az állatot (altatással) olyan állapotba kell hozni, ahol nem érzékel fájdalmat, és ezt az állapotot a kísérlet vagy eljárás befejezéséig fenntartani. Kivételt csak azok az esetek képeznek, amikor az érzéstelenítés károsíthatja a kísérlet célját, és az adatok más módon nem szerezhetők be, mint ilyen kísérletek elvégzésével. Az ilyen eljárásokat a vezetőségnek vagy más képzett vezető tisztviselőnek szorosan figyelemmel kell kísérnie.
9. Az állatok kísérlet utáni gondozásának minimalizálnia kell a kísérlet eredményeként az állatokat ért traumák kellemetlen érzéseit és következményeit, az elfogadott állatorvosi gyakorlatnak megfelelően.
10. Ha meg kell ölni egy kísérleti állatot, akkor ezt úgy kell megtenni, hogy az azonnali halált érjen el. Egyetlen állatot sem szabad elpusztítani, amíg el nem pusztul."
A következő fejezetekben ismertetett viselkedési és neurológiai vizsgálatok szinte minden esetben szükséges az állatok kezelése. Az állatot a kísérlet megkezdése előtt néhány napig hozzá kell szoktatni ehhez az eljáráshoz. Az ilyen kezelés során az állatot kézzel kiemelik a ketrecből, az asztalra helyezik, finoman megsimogatják, majd egyik helyről a másikra átviszik. Idővel az állatok már nem tudnak ellenállni az ilyen eljárásoknak, ha óvatosan hajtják végre azokat.
Ne fogja meg az állatot a farkánál, és ne próbálja meg megragadni a bőrt, és ne gyakoroljon túl nagy nyomást az állatra. Jobb, ha hátulról veszi az állatot a lapockák alól, a hüvelykujját az egyik mellső végtag alá, a többi ujját pedig a második végtag alá. Az állat markolatának erősségének meg kell felelnie az ellenállás mértékének. Ha az állatot úgy tartják, hogy az elülső végtagjait keresztbe húzza, akkor nem tud harapni.
Ha gyakran felszedik, a laboratóriumi patkányok meglehetősen szelídekké és könnyen kezelhetővé válnak. Kívánatos egy asszisztens alkalmazása a gyógyszerek beadásához, míg a kísérletvezető a második kezét használja az állat hátsó végtagjainak nyújtásához. Kellő gyakorlattal az intraperitoneális injekciók önállóan is elvégezhetők, a patkány hátsó végtagjainak megfogásával és egyidejűleg a másik kezével.
Hasznos az állat megnyugtatása az injekció beadása előtt; ez úgy történik, hogy a fent leírtak szerint megfogjuk az állatot, majd széles ívben lassan előre-hátra ringatjuk.
hagyományos módszer jelölések patkányok esetén vágások vagy lyukak alkalmazása az állat fülén, miközben az altatás alatt van. Az állat füle vékony és nem vérzik sokat. Az előnyös módszer a test és a farok megjelölése valamilyen biológiai festékkel, például sárga pikrinsavval vagy vörös karbofukszinnal. Ez a bináris rendszer 63 patkány egyedi kódolását teszi lehetővé. (Ha több patkányt használ, csak páros számmal kódolja őket, mivel ez csökkenti a szükséges lyukak vagy jelek számát.)
ESZKÖZÖK ÉS MÓDSZEREK A FIZIOLÓGIAI FUNKCIÓK TANULMÁNYÁHOZ
A modern fiziológia sikerei az egész szervezet, rendszerei, szervei, szövetei és sejtjei működésének tanulmányozásában nagyrészt az elektronikai technológia, az elemző eszközök és elektronikus számítógépek, valamint a biokémiai és farmakológiai kutatási módszerek széles körű gyakorlatba történő bevezetésének köszönhetők. élettani kísérlet. Az elmúlt években a fiziológiában a kvalitatív módszereket kvantitatív módszerekkel egészítik ki, ami lehetővé teszi a különböző funkciók vizsgált paramétereinek a megfelelő mértékegységekben történő meghatározását. Fiziológusokkal együtt fizikusok, matematikusok, mérnökök és más szakemberek vesznek részt új módszertani megközelítések kidolgozásában.
Az elektronikai technika rohamos fejlődése új utakat nyitott meg számos élettani folyamat megismerése előtt, ami korábban elvileg lehetetlen volt.
A különféle, nem elektromos folyamatokat elektromossá alakító szenzorrendszerek létrehozása, a mérő- és rögzítőberendezések fejlesztése lehetővé tette az élettani funkciók objektív rögzítésének (például biotelemetria) új, nagy pontosságú módszereinek kidolgozását, amelyek jelentősen kibővítették. a kísérlet lehetőségeit.
AZ ESZKÖZÖK ÉS A TANULMÁNYI TÉMÁK KÖZÖTTI KAPCSOLATSÉMA
A fiziológiai funkciók vizsgálata során különféle berendezésekkel a kísérletben és a klinikán sajátos rendszerek alakulnak ki. Két csoportra oszthatók: 1) rendszerek bejegyzés a létfontosságú tevékenység különféle megnyilvánulásai és a kapott adatok elemzése és 2) rendszerek számára hatás szervezeten vagy annak szerkezeti és funkcionális egységein.
A rendszer egyes elemeinek interakcióinak megjelenítéséhez szükséges azokat blokkdiagramok formájában figyelembe venni. Az ilyen blokkdiagramok és szimbólumaik kényelmesek a tanulók számára a kísérleti protokollok szemléltetésére a gyakorlati órákon. Véleményünk szerint a kísérleti körülmények legalább egy részének ilyen ábrázolása jelentősen csökkenti annak leírását, és hozzájárul az eszközök és eszközök sémáinak megértéséhez.
Blokkdiagramok, amelyek tükrözik a vizsgált tárgy és a különböző rögzítési funkciók közötti interakció fő formáit.
Számos testi funkció tanulmányozható anélkül elektronikus felszerelésés regisztrálja a folyamatokat akár közvetlenül, akár néhány átalakítás után . Ilyen például a hőmérsékletmérés higanyhőmérővel, a pulzusszám rögzítése tollkarral és kimográffal, a légzés rögzítése Marais-kapszulával, a pletizmográfia vízpletizmográf segítségével, a pulzusérzékelés stb. A pletizmográfiás, gyomormotilitási és légzési felvételek valódi beállításai láthatók. ábrán.
ábrán látható annak a rendszernek a blokkvázlata, amely lehetővé teszi a testben zajló bioelektromos folyamatok rögzítését. \, NÁL NÉL. Egy vizsgálandó tárgyból, levezető elektródákból, egy erősítőből, egy felvevőből és egy tápegységből áll. Az ilyen rögzítőrendszereket elektrokardiográfiához, elektroencefalográfiához, elektrogasztrográfiához, elektromiográfiához stb.
A kutatás és a regisztráció során elektronikus berendezések használatával számos nem elektromos folyamatot, először elektromos jelekké kell alakítani. Ehhez különféle érzékelőket használnak. Egyes érzékelők maguk is képesek elektromos jeleket generálni, és nincs szükségük áramforrásra, másoknak erre a teljesítményre van szükségük. Az érzékelő jeleinek nagysága általában kicsi, ezért először fel kell erősíteni, hogy rögzíteni lehessen őket. Az érzékelőket használó rendszereket ballisztokardiográfiára, pletizmográfiára, vérnyomásmérésre, motoros aktivitás regisztrálására, vérnyomásra, légzésre, vérben és kilélegzett levegőben lévő gázok meghatározására stb.
Ha a rendszereket kiegészítjük és összehangoljuk a munkával rádióadó, akkor lehetővé válik a fiziológiai funkciók továbbítása és rögzítése a vizsgált tárgytól jelentős távolságban. Ezt a módszert hívják biotelemetria. A biotelemetria fejlődését a mikrominiatürizálás bevezetése határozza meg a rádiótechnikában. Lehetővé teszi a fiziológiai funkciók tanulmányozását nemcsak laboratóriumi körülmények között, hanem szabad viselkedés körülményei között is, munka- és sporttevékenység közben, függetlenül a vizsgált tárgy és a kutató közötti távolságtól.
A szervezet vagy annak szerkezeti és funkcionális egységeinek befolyásolására kialakított rendszereknek sokféle hatása van: indító, serkentő és gátló hatású. Az expozíciós módszerek és lehetőségek nagyon sokfélék lehetnek. .
A kutatás során távoli elemzők a stimuláló impulzus távolról is érzékelhető, ezekben az esetekben nincs szükség stimuláló elektródákra. Így például a vizuális analizátort fénnyel, a halláselemzőt hanggal, a szaglóelemzőt pedig különféle szagokkal lehet befolyásolni.
Élettani kísérletekben gyakran használják ingerként. elektromosság, Ennek eredményeként széles körben elterjedt elektronikus impulzusstimulátorokés stimulációs elektródák. Az elektromos stimulációt receptorok, sejtek, izmok, idegrostok, idegek, idegközpontok stb. irritálására alkalmazzák. Szükség esetén biotelemetriás stimulációt is alkalmazhatunk (4. ábra, NÁL NÉL). Ezenkívül a szervezetre gyakorolt hatások helyi és általánosak lehetnek.
A fiziológiai funkciók vizsgálatát nem csak nyugalomban, hanem különféle fizikai terhelések mellett is végezzük. . Ez utóbbi akár létre is hozható. bizonyos gyakorlatok elvégzése (guggolás, futás stb.), vagy különféle eszközök (kerékpár ergométer, futópad stb.) alkalmazása, amelyek lehetővé teszik a terhelés pontos adagolását.
A rögzítő és stimuláló rendszereket gyakran egyidejűleg alkalmazzák, ami nagymértékben kibővíti az élettani kísérletek lehetőségeit. Ezek a rendszerek többféleképpen kombinálhatók.
ELEKTÓDOK
A fiziológiai kutatásokban elektródák a kapcsolat a vizsgálat tárgya és az eszközök között. Vákuumot alkalmaznak, vagy regisztrálják (eltávolítják) a sejtek, szövetek és szervek bioelektromos aktivitását, így általában osztják őket serkentő . Egy és ugyanaz az elektróda használható stimuláló és kihúzó elektródaként is, mivel nincs közöttük alapvető különbség.
A regisztráció vagy az irritáció módszerétől függően bipoláris és unipoláris elektródákat különböztetünk meg. A bipoláris módszernél gyakrabban használnak két azonos elektródát, az unipoláris módszernél az elektródák mind funkcionális céljukban, mind kialakításukban különböznek. Ebben az esetben az aktív (trimmelő) elektródát a biopotenciálok területére vagy a stimulálandó szövet területére helyezzük.
Az aktív elektróda általában viszonylag kis méretű egy másik passzív (közömbös) elektródához képest. A közömbös elektróda általában bizonyos távolságra van rögzítve az aktív elektródától. Ebben az esetben szükséges, hogy az indifferens elektróda rögzítési zónájának vagy ne legyen saját potenciálja (például elhalt szövetterület, a vizsgált tárgyat körülvevő folyékony elektromosan vezető közeg), vagy ezt a területet kell kiválasztani. alacsonyabb és viszonylag stabil potenciállal (például fülcimpa). A közömbös elektródák gyakran ezüst-, ón-, ólom- vagy más fémlemezek.
A helytől függően az elektródák fel vannak osztva felszínesés merülő. A felületi elektródákat vagy a vizsgált tárgy felületére rögzítik (például EKG, EEG regisztrálásakor), vagy előkészített és exponált struktúrákra (idegstimuláció, kiváltott potenciálok eltávolítása az agykéreg felszínéről stb.) .
Meríthető elektródákat használnak a szervek vagy szövetek mélyén elhelyezkedő objektumok tanulmányozására (például az agy kéreg alatti struktúráiban található neuronok stimulálásakor vagy a bioelektromos aktivitás eltávolításakor). Ezek az elektródák speciális kialakításúak, amelyek jó érintkezést biztosítanak a vizsgálat tárgyával, és megbízhatóan elszigetelik az elektróda többi vezető részét a környező szövetektől. Minden elektróda, függetlenül a felhasználás típusától és módjától, nem lehet káros hatással a vizsgált tárgyra.
Elfogadhatatlan, hogy maguk az elektródák potenciálforrásokká váljanak. Ezért az elektródáknak nem szabad polarizációs potenciállal rendelkezniük, ami bizonyos esetekben jelentősen torzíthatja a vizsgálatok eredményeit. A polarizációs potenciál értéke az elektróda anyagától, valamint az elektromos áram tulajdonságaitól és paramétereitől függ.
A nemesfémekből, aranyból, ezüstből és platinából készült elektródák polarizációs képessége kisebb. A polarizáció gyakorlatilag nem következik be, ha az elektródákon keresztül áramlik változó vagy impulzus elektromos áram változó impulzuspolaritással. Az elektróda polarizációjának lehetősége megnő, ha kölcsönhatásba lép egyen vagy impulzusos egyfázisú árammal. Minél nagyobb a polarizáció valószínűsége, minél nagyobb az elektródán átfolyó áram, és minél hosszabb a hatásideje. Az elektróda anyaga és a környező elektrolitikus közeg között zajló elektrokémiai folyamatokhoz kapcsolódik. Ennek eredményeként az elektródák bizonyos töltést szereznek, amely ellentétes előjelű a stimuláló vagy kivont árammal, ami a kísérleti körülmények ellenőrizetlen állapotához vezet. Ezért egyenáramú tárgynak kitéve és állandó vagy lassan változó potenciálok elterelésekor használnak nem polarizáló elektródák.
Az elektrofizikai kísérletekben leggyakrabban a következő típusú nem polarizálható elektródákat használják: ezüst-ezüst-klorid, platina-platina-klorid és cink-cink-szulfát.
Ezüst elektródák kloridokat tartalmazó szövetfolyadékkal érintkezve gyorsan ezüst-klorid réteggel borítják be, majd nehezen polarizálódnak. A pontos kísérleti vizsgálatok érdekében azonban az ezüstelektródákat ezüst-klorid réteggel vonják be, mielőtt a kísérletben felhasználnák őket. Ehhez az ezüstelektródát finom csiszolópapírral megtisztítjuk, alaposan zsírtalanítjuk, desztillált vízzel mossuk és 0,9%-os NaCl-oldattal vagy 0,1 N NaCl-oldattal ellátott edénybe merítjük. HC1, amely már rendelkezik szénelektródával.
Az ezüstelektródára az anód (+), a szénelektródára pedig bármely 2–6 V feszültségű egyenáramforrás (elem, akkumulátor, egyenirányító stb.) katódja (-) csatlakozik. 0,1-10 sűrűségű elektródákat vezetünk át. Ezt a műveletet sötétben javasolt elvégezni. A kész klórozott elektródákat Ringer-oldatban, sötétben tárolják.
nem polarizálható platina elektródák a következőképpen készíthető. A platinahuzalt desztillált vízzel mossuk és néhány percre tömény kénsavba merítjük, majd desztillált vízben alaposan mossuk, majd két platinaelektródát platina-klorid oldattal ellátott edénybe merítünk. Az egyik elektróda az anódhoz, a másik egy 2 V feszültségű egyenáramú forrás katódjához csatlakozik.
Egy kapcsoló segítségével áramot vezetnek át rajtuk egyik vagy másik irányba (4-6 alkalommal 15 s-ig). A kutatás során felhasználandó elektródát az utolsó áramátvezetési műveletben az áramforrás anódjához kell csatlakoztatni. A kész elektródát le kell mosni és desztillált vízben kell tárolni.
Nem polarizálható típusú elektródák cink - cink-szulfát cink-szulfát oldattal töltött üvegcsövek 2, amelybe összevont cinkrudat helyeznek 3. A cink összeolvadását úgy érik el, hogy néhány percig merítik, először 10%-os kénsavoldatba, majd higanyba. Az üvegcső alsó vége kaolinnal van bevonva 4, Ringer-oldattal keverve. A kaolindugó külső része olyan formát kapott, amely kényelmesen érintkezik a tárggyal. Előfordul, hogy gipszből parafát készítenek, és egy pamutkanócot vagy puha hajkefét helyeznek bele 5. A cinkionok nagy diffúziós kapacitással rendelkeznek, ezért ezeket az elektródákat legfeljebb 1 napig tárolják.
Az akut és krónikus kísérletekben egyaránt használnak stimulációs és abdukciós elektródákat. Ez utóbbi esetben néhány nappal a kísérlet előtt beültetik (implantáljuk) a vizsgált tárgy szöveteibe. Ez- beültetett elektródák.
ÉRZÉKELŐK
Érzékelők - Ezek olyan eszközök, amelyek különféle fizikai mennyiségeket alakítanak át elektromos jellé. Megkülönböztetni generálóés parametrikusérzékelők.
Generátor érzékelők ilyen vagy olyan hatás hatására maguk is generálnak elektromos feszültséget vagy áramot. Ide tartoznak a következő típusú érzékelők: piezoelektromos, termoelektromos, indukciós és fotoelektromos.
Paraméteres érzékelők a mért funkció hatására az elektronikus áramkör valamely paramétere megváltozik, és ennek az áramkörnek az elektromos jelét modulálják (amplitúdójában vagy frekvenciájában). A paraméteres érzékelők fő típusai a következők: ohmos, kapacitív és induktív.
Meg kell jegyezni, hogy az érzékelők ilyen felosztása feltételes, mivel mind a generátor, mind a parametrikus érzékelők termoelektromos és fotoelektromos hatásokon alapulnak. Például fotodiódákat és hőelemeket használnak generátorérzékelők, foto- és termisztorok pedig parametrikus érzékelők létrehozására.
A különféle típusú szenzorok élettani és klinikai vizsgálatokban való bevezetése lehetővé teszi objektív információk megszerzését a szervezet számos funkciójáról, például az izomösszehúzódásról, a test súlypontjának eltolódásáról a vér újraelosztása során, a vérnyomásról, a vér feltöltődéséről. vérerek, a vér oxigénnel és szén-dioxiddal való telítettségének mértéke, valamint szívhangok és zörejek. , testhőmérséklet és még sok más.
Piezoelektromos érzékelők. Az ilyen típusú érzékelők létrehozása a piezoelektromos effektuson alapul, amely a következőképpen fejeződik ki: egyes kristályos dielektrikumok (kvarc, Rochelle-só, bárium-titanát) mechanikai deformáció hatására képesek polarizálni és elektromos áramot generálni. A piezoelektromos érzékelő egy kristályból áll, amelyre fém érintkezőket helyeznek fel porlasztással, hogy eltereljék az érzékelő által generált elektromos potenciált. Amikor a piezoelektromos érzékelő deformálódik, különféle elmozdulások, gyorsulások és rezgések (például impulzusok) rögzíthetők mechanikus rendszerrel, és piezoelektromos mikrofonok használhatók a rögzítéshez. fonoelektrokardiogramok .
A piezoelektromos érzékelőknek van némi kapacitásuk (100-2000pf), így néhány hertz alatti jeleket torzíthatnak. Gyakorlatilag tehetetlenek, ami lehetővé teszi a gyorsan változó folyamatok tanulmányozását.
termoelektromos érzékelők. Az ilyen típusú érzékelők a hőmérséklet változásait elektromos árammá alakítják át. (hőelem) vagy a hőmérséklet hatására megváltoztatja az áram erősségét az elektromos áramkörben (termisztorok). A termoelektromos érzékelőket széles körben használják a hőmérséklet mérésére és a gáznemű közeg különféle paramétereinek meghatározására - áramlási sebesség, gázszázalék stb.
Hőelem két különböző, egymással összekapcsolt vezetékből áll. Gyártásához különféle anyagokat használnak: platina, réz, vas, volfrám, irídium, állandó, króm, kopel stb. Egy rézből és konstansból álló hőelemben, amelynek vegyületeinek hőmérséklet-különbsége 100 ° C, körülbelül 4 mV elektromotoros erő keletkezik.
Termisztorok - Ezek olyan félvezető ellenállások, amelyek képesek csökkenteni az ellenállásukat a hőmérséklet emelkedésével. Vannak olyan ellenállások, amelyek ellenállása a hőmérséklet növekedésével nő, ezeket hívják posistorok. A termisztorok sokféle kivitelben készülnek. Az egyenáramú mérőhíd áramköreibe termisztorokat kell beépíteni . Széles körben használják elektrotermométerek létrehozására.
Fotoelektromos érzékelők vagy fotocellák. Az ilyen típusú érzékelők olyan eszközök, amelyek fény hatására megváltoztatják paramétereiket. Háromféle fotocella létezik: 1) külső fotoelektromos effektussal, 2) blokkoló réteggel (fotodiódák), 3) belső fotoelektromos hatással (fotoellenállással).
Fotocellák külső fotoelektromos hatással vákuummal vagy gázzal töltött palackok . A henger két elektródát tartalmaz: egy fémréteggel (cézium, antimon) bevont katódot, amely fény hatására elektronokat bocsát ki (külső fotoelektromos hatás), valamint egy anódot. Az ilyen típusú fotocellák további teljesítményt igényelnek a cellán belüli elektromos mező létrehozásához; az egyenáramú hálózatra csatlakoznak. Fény hatására a katód elektronokat bocsát ki, amelyek az anódhoz rohannak. Az így előállított áram a fényáram intenzitásának mutatójaként szolgál. A gázzal töltött fotocellák érzékenyebbek, mivel a töltőgáz elektronok általi ionizációja miatt a fotoáram fokozódik bennük. A vákuum fotocellákhoz képest azonban inerciálisabbak.
Fénysorompó védőréteggel számos orvosi eszközben használják (például pulzusmérőkben, oximéterekben stb.). Ez a típusú fotocella vas- vagy acéllemez 1, amelyre a félvezető réteget lerakják 2. A félvezető réteg felületét vékony fémréteg borítja 4. Az egyik elektróda egy lemez, a másik egy fém fólia az 5-ös félvezetőn. A megbízható érintkezés érdekében a kerület mentén a filmet vastagabb fémréteggel zárják le. 3. A fotodióda gyártása során vagy a félvezető és a lapka, vagy a félvezető és a film között záróréteget alakítanak ki.
Amikor a fotodióda meg van világítva, a fénykvantumok kiütik a félvezetőből az elektronokat, amelyek áthaladnak a gátrétegen és negatívan töltenek fel egy elektródát; maga a félvezető és a másik elektróda pozitív töltésű lesz. Következésképpen a fotodióda megvilágítva elektromos energia generátorává válik, amelynek nagysága a fényáram intenzitásától függ. A fotodiódák fotókönyvtára jelentősen növelhető, ha külső egyenáramú forrásból származó feszültséget kapcsolunk a fotodiódaelektródákra.
Fotoellenállások képesek megváltoztatni aktív ellenállásukat a fényáram hatására. Nagy érzékenységgel rendelkeznek a sugárzás széles tartományában az infravöröstől a röntgenig. Érzékenységük a mérőáramkör feszültségértékétől függ. Az egyenáramú áramforrásról táplált mérőhíd áramkörébe fotoellenállások tartoznak, a fény hatására bekövetkező fotoellenállás-változás megzavarja a híd egyensúlyát, ami az áramerősség változásához vezet átfolyik a híd mérőátlóján.
A fotodiódák kevésbé érzékenyek, mint a fotoellenállások, de kevésbé tehetetlenek is. A pulzusszám-tachometriához használt fotocellával ellátott érzékelő megjelenése.
induktív érzékelők. Ez a fajta érzékelő lineáris és szögirányú mozgások, például rezgés sebességének mérésére szolgál. Az indukciós érzékelőkben az elektromotoros erő a vezető sebességével arányosan keletkezik a mágneses erővonalak irányára merőleges mágneses térben, vagy amikor a mágneses tér a vezetőhöz képest elmozdul.
Ohmos érzékelők. Ezek az érzékelők képesek megváltoztatni az ellenállásukat lineáris és szögeltolódások, valamint deformáció és vibráció során.
Különféle ohmos érzékelők léteznek . Reosztátban és potenciometrikus Ohmos érzékelőkben az ellenállás változását egy mozgatható érintkező mozgatásával érik el, amely mechanikus kapcsolatban áll az átalakított mozgás tárgyával. Ezeknek az érzékelőknek az érzékenysége viszonylag alacsony, 3-5 V/mm. Az átalakítási pontosság meglehetősen magas lehet (akár 0,5%) és függ a tápfeszültség stabilitásától, az érzékelő ellenállásának gyártási pontosságától, természetes stabilitásától és egyéb tényezőktől. Ezek az érzékelők egyszerű felépítésűek, kis méretűek és súlyúak, és beépíthetők a DC és AC áramkörökbe. A mozgó érintkezők jelenléte azonban korlátozza ezen érzékelők élettartamát.
Huzalos ohmos érzékelőkben (terhelés cellák) nincs mozgó aktus (8. ábra, G). Ezek az érzékelők külső erők hatására megváltoztatják ellenállásukat a fémhuzal hosszának, keresztmetszetének és ellenállásának megváltoztatásával. Az átváltási pontosság 1-2%. A nyúlásmérők kis méretűek, tömegtehetetlenséggel rendelkeznek, és kényelmesek a kis elmozdulások tanulmányozására.
A hagyományos huzalmérők mellett az utóbbi években széles körben elterjedtek félvezető érzékelők(például hedistorok), amelyekben az alakváltozási érzékenység 100-szor nagyobb, mint a huzalosoké.
kapacitív érzékelők. Ezen érzékelők működési elve azon a tényen alapul, hogy az átalakított élettani mutatók (nyomás, szerv térfogatának változása) befolyásolják az érzékelő bizonyos paramétereit (dielektromos állandó, a lemezek területe, a lemezek közötti távolság), ill. ezáltal megváltoztatja a kapacitását. Ezek az érzékelők nagy érzékenységgel és alacsony tehetetlenséggel rendelkeznek, a differenciális kapacitív érzékelők használata lehetővé teszi érzékenységük és zajtűrésük növelését. Az ilyen típusú érzékelőket széles körben használják elektrofiziológiai és diagnosztikai berendezésekben. Használják például vérnyomásmérőkben, pletizmográfokban, vérnyomásmérőkben és más olyan eszközökben, amelyek a fiziológiai funkciókat tükröző nem elektromos mennyiségek arányos elektromos mennyiségekké alakítására szolgálnak. A kapacitív érzékelő valós kialakítása a 2. ábrán látható. 2d és 7d, valamint a 2d. A 81. ábra a gyomor motilitásának kapacitív érzékelővel történő rögzítésére szolgáló berendezés diagramját mutatja be.
induktív érzékelők. Ezen érzékelők átalakító hatása az induktor azon tulajdonságán alapul, hogy megváltoztatja az ellenállását. Ezt úgy érhetjük el, hogy ferromágneses magot helyezünk bele, vagy megváltoztatjuk a mágneses magban lévő rés méretét, amelyen a tekercs található.
Viszonylag nagy elmozdulások (több mint 5-10 mm) átalakítására mozgó maggal rendelkező induktív érzékelőket használnak. . Ezt a típusú érzékelőt a ballisztokardiográfok egyes kialakításaiban használják. Kisebb (5 mm-nél kisebb) elmozdulások átalakításához változó mágneses körrésszel rendelkező érzékelők használhatók. . Az induktív érzékelők transzformátor vagy differenciáltranszformátor formájában készülhetnek két ellentétes tekercseléssel. Ez utóbbi esetben a kimeneti jel erősebb lesz. Az induktív érzékelők nagyon érzékenyek. Tehetetlenségük az érzékelő mozgó elemeinek dinamikus tulajdonságaitól függ.
MÉRŐKÖR
Bármilyen típusú érzékelőt, amely egy adott funkciót elektromos jellé alakít át, bele kell foglalni a mérőáramkörbe. A következő mérési sémákat használják legszélesebb körben: híd áramkör egyen- vagy váltakozó árammal működik, differenciál áramkör, szintén oszcillációs áramkör, amelyek mérő (rögzítő) eszközöket tartalmaznak. A differenciálmérő áramkörök érzékenysége nagyobb, mint a hídaké.
Így a különféle funkciójú, nem elektromos mennyiségek mérésére használt elektromos eszközök egy érzékelőből, egy mérőáramkörből és egy mérőből, vagy felvevőből állnak. Az érzékelő kis értékű kimeneti jelét gyakran a mérőáramkör nem tudja regisztrálni, ezért DC vagy AC erősítőket vezetnek be.
A nem elektromos folyamatok elektromos folyamatokká történő átalakítása bőséges lehetőséget kínál ezek nyilvántartására. Ennek oka nem csupán a pusztán technikai előnyök, hanem a felvett mennyiségek mérési pontossága, a különböző kísérletek adatainak kényelmes összehasonlítása és a számítógépes feldolgozás lehetősége is. Fontos, hogy ez a módszer lehetővé teszi az elektromos és nem elektromos folyamatok azonos időkoordinátákban történő szinkron rögzítését, összehasonlítását, a köztük fennálló ok-okozati összefüggések feltárását stb., azaz új lehetőségeket kínál az élettani folyamatok tanulmányozására.
ERŐSÍTŐK
A biológiai tárgyak elektromos aktivitását és számos, a nem elektromos folyamatokat elektromossá alakító érzékelő elektromos paramétereit viszonylag kis értékek jellemzik: áramerősség - milli- és mikroamperben, feszültség - millimikrovoltban. Ezért előzetes erősítés nélkül rendkívül nehéz, sőt lehetetlen regisztrálni őket. Kisebb elektromos jelek erősítésére szolgál. erősítők. Számos mérőáramkörhöz nélkülözhetetlenek, és vákuumcsövekből vagy félvezető eszközökből készülnek.
Tekintsük röviden a trióda és az erősítő működési elvét, amelyet e lámpa alapján terveztek. . Ha a trióda izzószál áramkörében (A) kapcsolja be az áramforrást, a katód felmelegszik és elektronokat bocsát ki, pl. a katód elektronemissziója (B). Az anód és a katód közötti egyenáramú forrás további beépítésével a felmelegített katód által kibocsátott elektronok az anódra költöznek, ami áram megjelenése egy bizonyos erő (NÁL NÉL). Ennek az áramnak az erőssége szabályozható a trióda rácsára kapcsolt feszültséggel. Ha pozitív potenciált alkalmazunk a triódracsra, akkor a katódról az anódra jutó elektronok áramlása és a lámpán áthaladó áram (anódáram) megnő. (G), negatív potenciálnál a rácson az elektronfluxus és az áram csökken (C).
A triódán áthaladó áram változásainak rögzítéséhez és változó feszültséggé alakításához az anódáramkör ellenállást tartalmaz. Ra ( E ), amelynek értéke jelentősen befolyásolja az erősítő fokozat tulajdonságait. Tegyük fel, hogy az erősítő bemenetére 1 V V BX váltakozó feszültség kerül, ami 0,001 A-rel megváltoztatja az anódáramot; továbbá az anódáramkör ellenállása 10 kOhm, akkor ezen az ellenálláson a feszültségesés 10 V lesz. Ha az egyik ellenállást 100 kOhm-ra növeljük, és más tényezők megegyeznek, a feszültségesés 100 V lesz. Ezért az első esetben a bemeneti feszültség 10-szeresére, a második esetben pedig 100-szorosára erősödik, azaz. az erősítés 10 és 100 lesz.
Azokban az esetekben, amikor egy erősítő fokozat nem biztosítja a kívánt erősítést, használja több fokozatú erősítők. Az AC erősítők fokozatai közötti kommunikáció ezen keresztül történik csatoló kondenzátorok C 1 és 2-től, melynek segítségével az előző fokozat anódfeszültségének változó komponense a következő fokozat bemenetére kerül. Az egyenáramú erősítőkben nincsenek szétválasztó kondenzátorok. A teljes erősítő erősítése az egyes fokozatok erősítésétől, azok számától függ, és az erősítő összes fokozatának szorzata határozza meg.
Az erősítők köztes kapcsolatként működnek a vizsgált tárgy (valamint az elektródák, érzékelők) és a felvevők között, azaz link. Nem torzíthatják el a vizsgált folyamat természetét. Ezért, mielőtt az erősítő műszaki jellemzőire hivatkoznánk, ismerni kell egy élő tárgy vagy érzékelő jelének (biopotenciáljának) elektromos tulajdonságait, és figyelembe kell venni a jelforrás belső ellenállását is.
A jel kellően teljes karakterisztikáját a jel hangerejét meghatározó képlet adja meg: V = TFH, ahol V – a jel hangereje (biopotenciál), T az időtartama, F – jel sávszélessége H - a jelamplitúdó túllépése a zaj felett. A kommunikációs csatorna három értékkel is jellemezhető: T k az az idő, ameddig a csatorna ellátja funkcióit, F K az a frekvenciasáv, amelyen a csatorna képes áthaladni, ill. N - a megengedett terhelési határoktól, azaz az erősítő bemenetére leadott jel minimális érzékenységétől és maximális amplitúdójától függő szintek sávja Ezeknek a mennyiségeknek a szorzatát ún. csatorna kapacitása: V K \u003d G – F K I –
A jelátvitel kommunikációs csatornán (erősítőn keresztül) csak akkor lehetséges, ha a jel fő jellemzői nem lépik túl a kommunikációs csatorna jellemzőinek megfelelő határait. Ha a jelparaméterek meghaladják a kommunikációs csatorna jellemzőit, akkor ezen a csatornán a jelátvitel információvesztés nélkül lehetetlen.
ábra szemlélteti az erősítőnek a jel amplitúdó-idő jellemzőire gyakorolt hatását. 12.
Az egyes ábrákon látható felső és alsó potenciálokat egyidejűleg rögzítettük egy elektródáról, két azonos, eltérő bemeneti időállandójú erősítővel. A kiváltott potenciálok paramétereit és az erősítők jellemzőit táblázat formájában mutatjuk be, ugyanezen potenciálok geometriai megfelelőit a 2. ábra mutatja. 13.
Annak ellenére, hogy minden képkockában ugyanazt a potenciált rögzítették, a kapott felvételek amplitúdó-idő karakterisztikája észrevehetően eltér egymástól, amit csak az erősítők paraméterei határoznak meg. Az erősítő, amellyel az alacsonyabb felvételeket rögzítették, a jel karakterisztikáját meghaladó paraméterekkel rendelkeztek, így a kiváltott potenciálok torzítás nélkül kerültek rögzítésre. Az erősítő, amellyel a felső rekordokat rögzítettük, eltérő paraméterekkel rendelkezett, de minden esetben nem haladta meg a jel jellemzőit, így a kiváltott potenciálok torzulnak (információvesztés).
A jelforrás belső ellenállásának értéke, amely nemcsak a vizsgált tárgy tulajdonságaitól függ, hanem a kimeneti áramkörök tulajdonságaitól is (például elektródák mérete, alakja, ellenállása, kapcsolóhuzalok stb. .), a következő példában látható. Ha a jelforrás belső impedanciája nagyobb vagy egyenlő, mint az erősítő bemeneti impedanciája, akkor a jel egyáltalán nem kerül regisztrálásra, vagy az amplitúdója jelentősen csökken. Ezért néha szükségessé válik az erősítő bemeneti impedanciájának jelentős növelése. Ezekben az esetekben katódkövetővel ellátott erősítőket használnak, tranzisztoros áramkörökben pedig térhatású tranzisztorokra készült emitterkövetővel.
A fiziológiai laboratóriumokban kétféle erősítőt használnak leggyakrabban: AC erősítőket és egyenáramú erősítőket.
AC erősítők. Az ilyen típusú erősítők több erősítő fokozatból állnak, amelyeket csatolókondenzátorok kapcsolnak össze. Az ilyen eszközöket a jel változó összetevőinek erősítésére használják, mivel képesek átadni a 0,1 Hz-től 10-15 kHz-ig terjedő frekvenciákat. Általában nagy erősítéssel rendelkeznek, és milliószorosára képesek felerősíteni a bemeneti jelet, ami lehetővé teszi a több mikrovoltos kezdeti amplitúdójú jelek egyértelmű rögzítését. A frekvenciák erősítése és sávszélessége általában állítható. A hazai gyártású erősítők közül példaként az UBP-1-03, UBF-4-03 említhető. Ezekkel az eszközökkel erősítik az agy és a szív biopotenciálját, valamint a különböző érzékelők által generált jeleket; a kimeneti jellemzőket tekintve könnyen konzisztensek a legtöbb hazai regisztrátorral.
DC erősítők. Ezek az erősítők nem rendelkeznek csatoló kondenzátorral. Az egyes fokozatok között galvanikus kapcsolat van, így az átvitt frekvenciák alsó határa eléri a nullát. Ezért az ilyen típusú erősítő tetszőlegesen lassú oszcillációkat tud felerősíteni. A váltakozó áramú erősítőkhöz képest ezek az erősítők sokkal kisebb erősítéssel rendelkeznek. Például az UBP-1-0.2 váltóáram-erősítése 2,5-1 0 6, egyenáramú erősítése pedig 8 10 3. jto annak köszönhető, hogy az egyenáramú erősítő erősítésének növekedésével a működés stabilitása csökken, nulla drift jelenik meg. Ezért olyan jelek erősítésére szolgálnak, amelyek nagysága meghaladja az 1 mV-ot (például neuronok, izom- és idegrostok membránpotenciálja stb.).
ÁLTALÁNOS FELHASZNÁLÁSÚ RÖGZÍTŐESZKÖZÖK (RÖGZÍTŐK).
A rögzítők szükségesek a kimeneti elektródákból vagy érzékelőkből hozzájuk érkező elektromos potenciálok (gyakran a szükséges erősítés után) érzékszerveink által érzékelt folyamatokká történő átalakításához. A felvevők a vizsgált folyamatot, funkciót különféle formában konvertálhatják és megjeleníthetik, például a mérőműszer tű eltérésében, digitális jelzésben, sugárnyaláb eltérésben az oszcilloszkóp képernyőjén, grafikus rögzítésben papírra, fényképező- vagy mágnesszalagra, ill. fény- vagy hangjelzések formájában stb.
A legtöbb rögzítőtípusban a fő elemek a következők: az elektromos potenciálok rezgésének energiájának átalakítója mechanikussá (galvanométer, vibrátor), egy rögzítő eszköz (tintával ellátott toll, tintasugaras, írórúd, elektronsugár stb.) és a folyamat időben történő szkennelésére szolgáló mechanizmus (szalagmeghajtó mechanizmus, elektronikus szkennelés). Ezenkívül a modern felvevők számos kiegészítő egységet és rendszert tartalmazhatnak, például kapcsolókat, erősítőket, erősítés- és időkalibrátorokat, fényképezéshez használható optikai rendszereket stb.
Az orvosi adatrögzítő berendezésekben háromféle átalakítót használnak a legszélesebb körben, amelyeket három különböző elv alapján hoztak létre az elektromos potenciállengés energiájának átalakítására.
1. Mágneses térben áramvezető vezetőre vagy ferromágnesre ható erő felhasználása. Ezen elv alapján különféle galvanométer- és vibrátorrendszereket terveznek, amelyeket hurok- és tintaíró oszcilloszkópokban (rögzítőkben) használnak.
2. Az elektronáramlás (elektronsugár) eltérítésének felhasználása elektromos és elektromágneses térben. Ezt az elvet katódsugárcsövekkel valósítják meg, amelyek az elektronikus (katód) oszcilloszkópok fő részét képezik.
3. A ferromágneses anyagok azon tulajdonságának felhasználása, hogy mágneses tér hatására felmágneseződnek és megtartsák azt állapot. Különféle típusú magnetofonok és magnetográfok készülnek ezen az elven.
galvanométerek és vibrátorok. Ezeknek az eszközöknek ugyanaz a működési elve, de felépítésükben különböznek, ezért jelentősen eltérnek egymástól az érzékenységben, a tehetetlenségben és a különböző frekvenciájú jelek reprodukálási képességében. Vannak galvanométerek és vibrátorok magnetoelektromos és elektromágneses rendszerekben.
magnetoelektromos rendszer az elektromos jelek mechanikai hatásúvá való átalakítása a vezető (amelyen az elektromos áram folyik) állandó mágneses térben történő mozgásával valósul meg. Az elektromos áramvezető készülhet vékony húr, hurok vagy többfordulatú keret formájában. A magnetoelektromos vibrátorok tervezésére többfordulatú keretet használnak.
Galvanométerekben (vibrátorokban) elektromágneses rendszer mágneses mező, amelybe ferromágnes kerül 8, állandó mágnes hozta létre 1 és speciális tekercselés 4. Ez a tekercs, amikor elektromos áram halad át rajta, elektromágneses mezőt hoz létre, amelynek tulajdonságait a tekercsen áthaladó áram erősségének iránya határozza meg. Amikor ezek a mezők kölcsönhatásba lépnek, nyomaték keletkezik, amelynek hatására a ferromágneses armatúra elmozdul.
A galvanométerek (vibrátorok) mozgó elemeinek mozgását megjeleníteni képes különféle rendszerek használata lehetővé teszi különféle típusú rögzítők tervezését, például szál galvanométer, tükör galvanométer, hurokoszcilloszkóp, közvetlenül látható rekordot tartalmazó rögzítők ( tintatoll, tintasugaras, fénymásoló, hő, nyomtatás stb.).
Húros galvanométer. Ezekben az eszközökben egy húr mozgásának irányát erős mágneses térben a rá alkalmazott áram iránya, a mozgás mértékét pedig a rajta áthaladó áram erőssége határozza meg. A húrrezgések optikai rendszerrel vetíthetők ki képernyőre, illetve mozgó fotópapírra vagy filmre rögzíthetők.
A húros galvanométerek viszonylag gyorsak; fejlett modelljeik akár 1000 Hz-es jelek reprodukálására is képesek. Érzékenységük függ a mágneses tér nagyságától és a húr tulajdonságaitól (rugalmasság és átmérő). Minél vékonyabb a húr (2-5 mikron) és minél erősebb a mágneses tér, annál nagyobb a húr galvanométer érzékenysége. Sok húros galvanométer olyan érzékeny, hogy erősítők nélkül is használható. Korábban a sejtek elektrokardiogramjának és membránpotenciáljának rögzítésére használták.
Tükör galvanométer. Ha egy kis fénytükör hurokra vagy többfordulatú keretre van rögzítve 6, majd áram áthaladásakor a hurokkal vagy kerettel együtt mozog (a 14. ábrán a mozgás irányát nyíl mutatja). A tükörre egy megvilágító segítségével fénysugarat irányítanak, a visszavert sugarat (nyuszi) pedig egy áttetsző képernyőre vetítik, melynek skáláján a visszavert sugár elhajlásának irányát és nagyságát ítélik meg. Ebben az esetben a tükör galvanométerek független rögzítő eszközként használhatók.
Jelenleg tükrös galvanométereket használnak kimeneti eszközként az ún hurokoszcilloszkópok.
A vizsgált haladás rögzítéséhez és nyomon követéséhez a hurokoszcilloszkópok speciális optikai rendszert használnak . A megvilágítóból 1 fénysugár a 2. lencsén és a rekesznyíláson keresztül 3 tükör segítségével 4 a galvanométer 5 tükrére és a lencsére irányul 6 két kötegre oszlik. Az egyik fénysugarat a 7 lencse fókuszálja mozgó fényképészeti papír (film) felületére, amelyet egy szalagos meghajtó húz. 8. A második sugár hengeres lencse segítségével - egy prizma 9 forgó sokoldalú tükördobra irányul 10 és róla visszaverődően egy matt képernyőre esik 11. A tükördob forgása miatt a vizsgált folyamat a képernyőre kerül, és vizuális megfigyelésre szolgál.
A húros és tükrös galvanométerek optikai rendszerekkel való kombinálása lehetővé teszi a vizsgált folyamatok fényképes módszerrel vagy ultraibolya rögzítési módszerrel történő rögzítését. Ez utóbbi lehetővé teszi, hogy néhány másodperccel az expozíció után, fejlesztés nélkül látható rekordot kapjon.
Rögzítők közvetlenül látható bejegyzéssel. Az ilyen típusú rögzítőkben az elektromos jelátalakítók magnetoelektromos (keret) vagy elektromágneses vibrátorok, amelyek mozgó elemeire tükör helyett különféle rögzítő eszközök vannak rögzítve.
Tintatoll felvevők. Az ilyen típusú eszközöket széles körben használják a fiziológiai funkciók regisztrálására. Ezekben az 5 toll egy keretre vagy ferromágneses horgonyra van rögzítve 2, amelyek mágneses mezőben vannak 1 . Elasztikus csővel összekötött toll 4 tintatartállyal 3. A vizsgált folyamatot papírszalagra rögzítik. 6. A tintatoll-rögzítők könnyen használhatók, és számos probléma megoldására alkalmasak. Sikeresen használják elektroencefalográfokban, elektrokardiográfiákban, elektrogasztrográfokban és más eszközökben. A tintatoll regisztrátoroknak azonban számos jelentős hátránya van. Inerciálisak és nem teszik lehetővé a 150 Hz-nél nagyobb frekvenciájú elektromos rezgések rögzítését. Ebből a szempontból alkalmatlanok például olyan gyors folyamatok rögzítésére, mint az idegek és idegsejtek bioáramainak stb. A tintával történő rögzítés (különleges korrekció nélkül) sugárirányú torzításokat vezet be a vizsgált folyamatba, aminek következtében: a toll íves mozgása papíron.
Tintasugaras regisztrációs módszer. Ez a módszer egy vibrátorra szerelt (5-8 μm átmérőjű) kapillárison, 20 kg/cm2 nyomású tintasugár átvezetésén alapul: a mozgó papírszalagra hulló tinta nyomot hagy a a vizsgált folyamat görbéjének formája.
A sugárrögzítési módszer nagyon érzékeny és csekély tehetetlenséggel rendelkezik. Lehetővé teszi a látható rögzítés kényelmét az elektromos jelek széles frekvenciatartományban (0-1500 Hz) történő regisztrálásának lehetőségével. Ezek a felvevők azonban nagyon jó minőségű (egyenletes összetételű) speciális tintákat igényelnek.
Minden közvetlenül látható rögzítéssel rendelkező rögzítőnél a hordozó (papír) mozgási sebességét mechanikus söpréssel határozzák meg, és nem haladja meg a 200 mm/s-ot, míg a gyors folyamatok megvalósításához nagy rögzítési sebesség szükséges, amit elektronikus úton érnek el. katódos oszcilloszkópok.
Elektronikus (katódos) oszcilloszkópok. Ezek univerzális rögzítő eszközök. Gyakorlatilag tehetetlenek, és az erősítők jelenléte miatt nagy érzékenységgel rendelkeznek. Ezek az eszközök lehetővé teszik az 1 μV vagy annál kisebb amplitúdójú elektromos potenciálok lassú és gyors oszcillációinak vizsgálatát és rögzítését. A katódos oszcilloszkóp kimeneti rögzítő eszköze az katódsugárcső az elektronsugár elektrosztatikus vagy elektromágneses eltérítésével.
A katódsugárcső működési elve a katód által kibocsátott és az elektronikus lencserendszer által fókuszált elektronáramlás kölcsönhatása az eltérítő elektródák elektrosztatikus vagy elektromágneses terével.
A katódsugárcső egy üvegtartályból áll, amelynek belsejében egy nagy vákuumban lévő elektronforrás és egy elektródarendszer (vezetők, fókuszáló és eltérítő) található, amelyek szabályozzák az elektronsugarat.
Az elektronok forrása a katód 2, izzószál melegítve 1. Negatív töltésű elektronok a vezérlőhálón keresztül 3 pozitív töltésű anódok rendszere vonzza 4, 5 és 6. Ebben az esetben az elektronokból elektronsugár keletkezik, amely a függőleges 7 és a vízszintes között halad át 8 eltérítő lemezeket és a 9 képernyőre irányítva, foszforral borítva (olyan anyag, amely elektronokkal kölcsönhatásba lépve izzik). vezérlő rács 3 negatív potenciállal rendelkezik a katódhoz képest, melynek értékét potenciométer szabályozza 10. A rácspotenciál megváltoztatásakor (potenciométer segítségével) megváltozik az elektronsugárban az elektronfluxus sűrűsége, és ennek következtében a nyaláb fényereje a képernyőn. Az elektronsugár fókuszálását potenciométer végzi 10 , azaz az 5 második anód pozitív potenciáljának változása miatt.
A vízszintes és függőleges terelőlemezek szabályozzák az elektromos sugár mozgását vízszintes, illetve függőleges síkban, amihez vízszintes erősítőkről kapnak potenciált. (b, x 1és x 2)és függőleges (a, y 1és 2-kor) gerenda eltérítése. Ha a vízszintes terelőlemezekre fűrészfog feszültséget kapcsolunk, akkor az oszcilloszkóp nyaláb a vízszintes síkban balról jobbra mozog. A fűrészfogú feszültséggenerátor működési módjának megváltoztatásával szabályozható a sweep sebessége, azaz az oszcilloszkóp képernyőjén áthaladó sugár sebessége. Erre azért van szükség, mert a vizsgált folyamatok (jelek) eltérő idő-frekvencia paraméterekkel rendelkeznek.
A vizsgált folyamatot (jelet) általában függőleges terelőlemezekre alkalmazzák, amelyek a rájuk adott feszültség előjelétől és nagyságától függően felfelé vagy lefelé mozgatják a sugarat. Így a lemezekre adott potenciálok szabályozzák a sugár mozgását a vízszintes ( x) és függőleges ( nál nél) a tengelyekre, azaz telepítik a vizsgált folyamatot.
A vizsgált folyamatok regisztrálása a katódos oszcilloszkóp képernyőjéről fénykamerák vagy speciális kamerák segítségével történik.
Magnetográfok. Az elektromos folyamatok ferromágneses szalagon történő regisztrálása kényelmes, mert az így rögzített információk hosszú ideig tárolhatók és sokszor reprodukálhatók. Különféle regisztrátorok segítségével látható rekordmá alakítható, eltérő szkennelési léptékkel. Ezek az információk a kísérlet befejezése után különböző automata eszközök és elektronikus számítógépek segítségével feldolgozhatók. A magnetográfok lehetővé teszik a kísérlet jegyzőkönyvének rögzítését is.
ELEKTRONIKUS SZÁMÍTÓGÉPEK
A modern körülmények között a számítógép a kutatólaboratóriumok szerves részét képezi, hiszen az elektronikus számítógépek jelentősen növelik a kutatók hatékonyságát A vizsgált folyamatra vonatkozó adatrögzítés többféle módon történhet: ) vagy közbenső adathordozóról (pl. lyukkártya vagy lyukszalag, amelyen az információ kódolva van).
A legkényelmesebb és leggazdaságosabb azonban az információkat egy speciális eszközzel - egy amplitúdó-digitális konverterrel (ADC) - bevinni a számítógépbe. Az amplitúdó-digitális átalakító a vizsgált folyamat amplitúdó-idő paramétereit (például a különböző EKG-komponensek amplitúdóját és időtartamát) digitális kóddá alakítja, amelyet egy számítógépes processzor észlel, elemzik és feldolgoz. A számítógépben matematikailag (adott programok szerint) feldolgozott információk többféle formában is bemutathatók: digitális nyomtatóra nyomtatott táblázat formájában; gráfplotterrel épített gráf formájában; képként a kijelzőn vagy más formában. Ugyanakkor a kutató nemcsak a mérés, a számítás, az eredmények matematikai elemzése során mentesül a rutinmunkától, hanem a táblázatok összeállításának, grafikonok készítésének szükségességétől is.
KÜLÖNLEGES CÉLÚ ESZKÖZÖK
A speciális célú eszközöket általában bármely funkció vagy folyamat rögzítésére tervezték, például elektrokardiogramot, elektroencefalogramot, elektrogastrogramot stb. Az ilyen speciális berendezések általában kompaktak, könnyen kezelhetők és kényelmesek a klinikai kutatáshoz. Különféle általános célú blokkokból (rendszerekből) áll, ezért az egyes blokkok alapvető felépítésének ismerete megkönnyíti a speciális célú készülékek működésének megértését. Egy speciális célú készülék általános felépítése elektródákból vagy érzékelőből, kapcsolóból, erősítőből, felvevőből és tápegységből áll. Az egyes készülékek részletesebb megismerése a készülékhez mellékelt használati útmutató segítségével történik.
Elektrostimulátorok. A század közepéig az indukciós tekercseket biológiai tárgyak elektromos stimulálására használták, amelyeket mára teljesen felváltottak elektrostimulátorok. Az elektrostimulátor az egyik leggyakoribb és legszükségesebb eszköz. Optimális feltételeket biztosít a szöveti irritációhoz (a legkevesebb sérüléssel hosszan tartó stimuláció során), és kényelmes a használata.
Kutatási célokra célszerű stimulátort használni, amely a kísérlet körülményeitől függően akár áramgenerátor, vagy feszültséggenerátor. Egy ilyen stimulátor kimeneti eszközének belső ellenállása a kísérlet céljainak megfelelően változtatható. Ennek vagy 30-40-szer nagyobbnak kell lennie, mint a vizsgált tárgy ellenállása ("áramgenerátor" üzemmódban), vagy ugyanannyiszor kevesebb ("feszültséggenerátor" üzemmódban). Az ilyen univerzális stimulátorok azonban összetettek és nehézkesek, ezért egy fiziológiai műhely körülményei között jobb egyszerűbb eszközöket használni.
A stimulátor több blokkból (kaszkádból) áll, amelyek fő célja nem függ a stimulátor típusától. Fontolja meg a stimulátor és a hozzá tartozó vezérlőszerv egyes kaszkádjainak kijelölését a SIF-5 pulzáló fiziológiai stimulátor példáján.
Az impulzusismétlési frekvencia generátort (fő oszcillátort) gyakran a multivibrátor áramkör szerint tervezik; készenléti és folyamatos üzemmódban tud működni. Készenléti üzemmódban a fő oszcillátor impulzusokat generálhat, vagy ha megnyomja a "Start" gombot 9, vagy amikor a multivibrátor bemenetére más impulzusforrásból triggerjeleket adnak. Az első esetben csak egy impulzus jön létre, a második esetben az impulzusok frekvenciája megfelel a triggerjelek frekvenciájának. Folyamatos üzemben 8 a stimulátor hajtóoszcillátora folyamatosan generál impulzusokat, ezek frekvenciája / a hertz töredékétől több száz hertzig változtatható.
A fő oszcillátor impulzusai a stimulátor következő fokozatába - a késleltetési szakaszba kerülnek, és felhasználhatók az oszcilloszkóp sweepjének elindítására is (szinkronizáló impulzus). 10), A késleltetési szakaszban 2 a fő oszcillátor impulzusa 1 - 1000 ms-mal késleltethető. A késleltetési fokozat lehetővé teszi (például a kiváltott potenciálok vizsgálatakor), az oszcilloszkóp pásztási sebességétől függetlenül, hogy a potenciált az oszcilloszkóp képernyőjén a regisztráláshoz kényelmes helyen állítsa be.
A késleltetési fokozat impulzusai felhasználhatók más stimulátorok kiváltására, ha a kísérletben több stimulátort használnak, és ezek működését szinkronizálni kell. Ezenkívül impulzusokat táplálnak a késleltetési fokozatból a kimeneti jelgeneráló fokozat bemenetére. Ebben a kaszkádban téglalap (vagy más) alakú impulzusok képződnek bizonyos időtartammal 3, majd egy teljesítményerősítőhöz továbbítják őket, amely lehetővé teszi az amplitúdójuk beállítását 4.
A stimulátor kimenetéből 5 összekötő vezetékeken és stimuláló elektródákon keresztül a kívánt alakú, időtartamú és amplitúdójú impulzusokat továbbítják a vizsgált tárgyhoz. A kimeneti impulzusok polaritása 6 megváltoztatható. Az irritációs műtermék csökkentése érdekében bizonyos típusú stimulátorok 7 leválasztó transzformátorral, mások nagyfrekvenciás kimeneti eszközökkel rendelkeznek.
Mind oktatási, mind kutatási célokra más típusú stimulánsokat is használnak, például NSE-01, EST-10A, IS-01 stb.
Az impulzusstimulátorok mellett élettani kísérleteket is alkalmaznak Fénykép-és fonosztimulátorok. Készülékük sok tekintetben alapvetően hasonlít az impulzusstimulátor készülékéhez. A különbség elsősorban a felépítésben rejlik kimeneti blokk, amely fényjeleket generál fotostimulátorban vagy hangjeleket fonosztimulátorban.
Ergométerek. Széles körben használják az egyes szervek, rendszerek és a test egészének funkcionális terhelésének megteremtésére ergométerek különféle típusok. Lehetővé teszik helyi vagy általános funkcionális terhelés, dózis létrehozását és értékének meghatározását. A leggyakoribb ilyen típusú készülékek ujjergográf, kerékpár ergométerés futópad. Vannak futópadok (futópadok)és az állatok számára.
Fényképezőgépek. A különféle célokra szolgáló kamerákat széles körben használják a tanulmányi tárgy bizonyos feltételeinek megteremtésekor. Létezik szigetelő kamrák, termikus kamrák, nyomáskamrák magas és alacsony nyomású kamrák sugár- és hangszerelések stb. Jelenleg olyan kamrákat terveztek, amelyek lehetővé teszik a létrehozást mesterséges mikroklíma valamint a vizsgált tárgy különféle hatásokra adott reakcióinak tanulmányozására.
AZ ELEKTRONIKUS BERENDEZÉSEK ÜZEMELTETÉSÉNEK ALAPVETŐ SZABÁLYAI
A berendezések kezelésének általános szabályain kívül minden egyes esetben először meg kell ismerkedni az ismeretlen eszköz kezelésének szabályaival, és csak ezután kezdeni vele dolgozni. Ez különösen fontos a klinikán, mivel egyes eszközök, ha nem megfelelően kezelik, veszélyt jelentenek a páciensre (az idegek és izmok ingerlékenységének vizsgálatára szolgáló eszköz - elektromos impulzus és számos egyéb). Az alapszabályok a következők.
A készülék bekapcsolása előtt szükséges: 1) megbizonyosodni arról, hogy a hálózati feszültség megegyezik azzal a feszültséggel, amelyre a készüléket tervezték, vagy amelyre a transzformátora éppen kapcsolva van; 2) földelje az eszközt, azaz csatlakoztassa a terminált (vagy „földelő” aljzatot) a földhurok buszhoz vagy vízellátó hálózathoz (semmi esetre sem szabad az eszközöket földelni a gázvezeték elemeire); 3) ellenőrizze a hálózati áram összes vezetékét (a szigetelés használhatósága és a dugók megléte), szigorúan tilos a vezetékek csupasz végét a hálózati aljzatokba bedugni; 4) ellenőrizze a kapcsolóberendezésekhez és a működő áramkör kialakításához használt vezetékeket (nem lehet szigetelés nélküli hely); 5) ellenőrizze az összes eszköz váltókapcsolóit és egyéb hálózati kapcsolóit - „kikapcsolt” helyzetben kell lenniük.
Az eszközök hálózatba foglalását az eszközökön elhelyezett kapcsolókkal kell elvégezni.
A készülékek bekapcsolása után: 1) ellenőrizni kell a jelzőlámpákkal, hogy az összes készülék kapott-e áramot (ha a jelzőfény nem világít, fel kell venni a kapcsolatot a tanárral, és közösen meg kell állapítani a hiba okát; ennek leggyakrabban az oka a készülék biztosítékához vagy a visszajelző izzó kiégett); 2) ne feledje, hogy a csöves elektronikus eszközök csak 15-30 perces előmelegítés után kezdenek stabilan működni; a legtöbb tranzisztoros eszköznél ez az időtartam legfeljebb 2-5 perc.
Munka 1
Téma: "Terhelések tesztelése fiziológiai kísérletben"
Cél: a laboratóriumi állatok fizikai állóképességének, érzelmi stabilitásának és szorongásának tanulmányozására használt leghíresebb tesztelési módszerek és kombinált modellek és tesztek tanulmányozása.
Kérdések az önálló tanuláshoz
1. A szubmaximális teljesítmény értékelésének feltételei és eljárása (RWC 170 teszt).
2. Fizikai állóképesség tesztelése laboratóriumi állatokon (futópadon futás, úszás). Jelentése.
3. Tesztelje a "Nyílt mező"-t. Leírása és jelentése.
4. A többparaméteres teszt lényege, leírása.
Irodalom
2. munka
Téma: "Eszköz és módszerek elektrofiziológiai funkciók tanulmányozására"
Cél: megismerkedni az elektrofiziológia kialakulásának és fejlődésének feltételeivel, irányzataival, a gyakorlati eszközhasználat körének megismertetésével. Elektrofiziológiai módszerek tanulmányozása.
Kérdések az önálló tanuláshoz
1. Elektrofiziológia tantárgy és feladatai.
2. Az elektrofiziológia kialakulása és első lépései.
3. Az elektrofiziológia gyakorlati felhasználási területei.
4. Eszközök és vizsgálati tárgyak közötti kapcsolódási sémák.
5. Elektronikus berendezések és az elektronikus berendezések működésének szabályai.
6. Elektrofiziológiai módszerek (extracelluláris és intracelluláris biopotenciálok rögzítése és rögzítése, kiváltott potenciál módszer, elektroencefalográfia, elektrokarunográfia.
Irodalom
1. Batuev A.S. Magasabb idegi aktivitás. M., 1991
2. Nagy műhely az emberi és állati élettanról. / Szerk. B.A. Kudryashova - M .: Felsőiskola, 1984
3. Guminsky A.A., Leont'eva N.N., Marinova K.V. Útmutató az általános élettani laboratóriumi vizsgálatokhoz. - M .: Oktatás, 1990
4. Kis műhely az emberi és állati élettanról. / Szerk. MINT. Batueva – Szentpétervár: Szentpétervári Állami Egyetem Kiadója, 2001
5. Módszerek és alapvető kísérletek az agy és a viselkedés tanulmányozására. J. Buresh, O. Bureshiva, D. Houston / Angolból fordítva. - M .: Felsőiskola, 1991
6. Kutatási módszerek a pszichofiziológiában. / Szerk. MINT. Batueva - Szentpétervár, 1994
7. A klinikai neurofiziológia módszerei. / Szerk. V.B. Grechina - L., 1977
8. Az emberi és állati élettan általános kurzusa. In 2 T. / Szerk. POKOL. Nozdrachev - M., 1991
9. Workshop a normál fiziológiáról. / Szerk. ON A. Agadzhanyan - M .: A RUDN Egyetem kiadója, 1996
3. munka
Téma: "Krónikus kísérlet során alkalmazott módszertani technikák"
Cél: a kísérleti élettanban begyakorolt műtéti technikákkal kapcsolatos főbb elméleti kérdések tanulmányozása.
Kérdések az önálló tanuláshoz
1. Feltételek.
2. A fisztulák felhelyezése. Különféle varratok felvitelének technikája.
3. Heterogén ideg-, neuromuszkuláris, neurovaszkuláris és neuroglanduláris anasztomózisok.
4. A szövetek és szervek perfúziója.
5. Kanülálás.
6. Jelzett atomok és biológiai szubsztrátok bemutatása.
7. Pozitron emissziós tomográfia.
Irodalom
1. Batuev A.S. Magasabb idegi aktivitás. M., 1991
2. Nagy műhely az emberi és állati élettanról. / Szerk. B.A. Kudryashova - M .: Felsőiskola, 1984
3. Guminsky A.A., Leont'eva N.N., Marinova K.V. Útmutató az általános élettani laboratóriumi vizsgálatokhoz. - M .: Oktatás, 1990
4. Kis műhely az emberi és állati élettanról. / Szerk. MINT. Batueva – Szentpétervár: Szentpétervári Állami Egyetem Kiadója, 2001
5. Módszerek és alapvető kísérletek az agy és a viselkedés tanulmányozására. J. Buresh, O. Bureshiva, D. Houston / Angolból fordítva. - M .: Felsőiskola, 1991
6. Kutatási módszerek a pszichofiziológiában. / Szerk. MINT. Batueva - Szentpétervár, 1994
7. A klinikai neurofiziológia módszerei. / Szerk. V.B. Grechina - L., 1977
8. Az emberi és állati élettan általános kurzusa. In 2 T. / Szerk. POKOL. Nozdrachev - M., 1991
9. Workshop a normál fiziológiáról. / Szerk. ON A. Agadzhanyan - M .: A RUDN Egyetem kiadója, 1996
4. munka
Téma: "Elektrofiziológiai módszerek"
Kérdések az önálló tanuláshoz
1. A bioelektromos jelenségek vizsgálatának története.
2. Elektromos áram- és feszültséggenerátorok.
3. Elektródák és erősítők.
4. Felvevő eszközök.
5. Mikroelektróda technika és mikroelektródák előállítása.
6. Fiziológiai univerzális komplex telepítés.
7. Sztereotaktikus technika. Sztereotaktikus atlaszok.
Irodalom
1. Batuev A.S. Magasabb idegi aktivitás. M., 1991
2. Nagy műhely az emberi és állati élettanról. / Szerk. B.A. Kudryashova - M .: Felsőiskola, 1984
3. Guminsky A.A., Leont'eva N.N., Marinova K.V. Útmutató az általános élettani laboratóriumi vizsgálatokhoz. - M .: Oktatás, 1990
4. Kis műhely az emberi és állati élettanról. / Szerk. MINT. Batueva – Szentpétervár: Szentpétervári Állami Egyetem Kiadója, 2001
5. Módszerek és alapvető kísérletek az agy és a viselkedés tanulmányozására. J. Buresh, O. Bureshiva, D. Houston / Angolból fordítva. - M .: Felsőiskola, 1991
6. Kutatási módszerek a pszichofiziológiában. / Szerk. MINT. Batueva - Szentpétervár, 1994
7. A klinikai neurofiziológia módszerei. / Szerk. V.B. Grechina - L., 1977
8. Az emberi és állati élettan általános kurzusa. In 2 T. / Szerk. POKOL. Nozdrachev - M., 1991
9. Workshop a normál fiziológiáról. / Szerk. ON A. Agadzhanyan - M .: A RUDN Egyetem kiadója, 1996
5. munka
Téma: "Biokémiai és hisztokémiai módszerek a fiziológiában"
Kérdések az önálló tanuláshoz
1. Az agy kémiai feltérképezése.
2. Módszerek az ellenállások lokalizációjának kimutatására a perifériás idegrendszer struktúráiban.
3. Az ellenállások lokalizációjának feltárása a központi idegrendszer struktúráiban.
4. A receptorok lokalizációjának feltárása a célszervekben.
5. Egy szerv vagy szervrendszer funkcionális aktivitásának meghatározása a kiválasztott hormon, neurohormon vagy más biológiailag aktív anyag koncentrációjával.
Irodalom
1. Batuev A.S. Magasabb idegi aktivitás. M., 1991
2. Nagy műhely az emberi és állati élettanról. / Szerk. B.A. Kudryashova - M .: Felsőiskola, 1984
3. Guminsky A.A., Leont'eva N.N., Marinova K.V. Útmutató az általános élettani laboratóriumi vizsgálatokhoz. - M .: Oktatás, 1990
4. Kis műhely az emberi és állati élettanról. / Szerk. MINT. Batueva – Szentpétervár: Szentpétervári Állami Egyetem Kiadója, 2001
5. Módszerek és alapvető kísérletek az agy és a viselkedés tanulmányozására. J. Buresh, O. Bureshiva, D. Houston / Angolból fordítva. - M .: Felsőiskola, 1991
6. Kutatási módszerek a pszichofiziológiában. / Szerk. MINT. Batueva - Szentpétervár, 1994
7. A klinikai neurofiziológia módszerei. / Szerk. V.B. Grechina - L., 1977
8. Az emberi és állati élettan általános kurzusa. In 2 T. / Szerk. POKOL. Nozdrachev - M., 1991
9. Workshop a normál fiziológiáról. / Szerk. ON A. Agadzhanyan - M .: A RUDN Egyetem kiadója, 1996
6. munka
Téma: "Szövettani és neuroanatómiai módszerek"
Kérdések az önálló tanuláshoz
1. Perfúzió.
2. Az agy kivonása.
3. Blokkok készítése agyszövetből.
4. Metszetek készítése.
5. Zselatinizált tárgylemezek elkészítése.
6. Szerelési szeletek.
7. Foltos metszetek fotózása.
8. Színezés.
Irodalom
1. Batuev A.S. Magasabb idegi aktivitás. M., 1991
2. Nagy műhely az emberi és állati élettanról. / Szerk. B.A. Kudryashova - M .: Felsőiskola, 1984
3. Guminsky A.A., Leont'eva N.N., Marinova K.V. Útmutató az általános élettani laboratóriumi vizsgálatokhoz. - M .: Oktatás, 1990
4. Kis műhely az emberi és állati élettanról. / Szerk. MINT. Batueva – Szentpétervár: Szentpétervári Állami Egyetem Kiadója, 2001
5. Módszerek és alapvető kísérletek az agy és a viselkedés tanulmányozására. J. Buresh, O. Bureshiva, D. Houston / Angolból fordítva. - M .: Felsőiskola, 1991
6. Kutatási módszerek a pszichofiziológiában. / Szerk. MINT. Batueva - Szentpétervár, 1994
7. A klinikai neurofiziológia módszerei. / Szerk. V.B. Grechina - L., 1977
8. Az emberi és állati élettan általános kurzusa. In 2 T. / Szerk. POKOL. Nozdrachev - M., 1991
9. Workshop a normál fiziológiáról. / Szerk. ON A. Agadzhanyan - M .: A RUDN Egyetem kiadója, 1996
Munka 7
Téma: "Különféle módszerek és technikák tanulmányozása a test szomatoszenzoros rendszereinek vizsgálatában"
Kérdések az önálló tanuláshoz
1. A koordinált izom beidegzés általános elvei.
2. Antagonista izmok reciprok beidegzése.
3. Gerinc állat.
4. Monosimpatikus és poliszimpatikus reflexív.
5. A kisagy reverzibilis kizárása patkányokban.
6. Az agyi struktúrák kémiai roncsolása.
7. Aspirációs módszer.
Irodalom
1. Batuev A.S. Magasabb idegi aktivitás. M., 1991
2. Nagy műhely az emberi és állati élettanról. / Szerk. B.A. Kudryashova - M .: Felsőiskola, 1984
3. Guminsky A.A., Leont'eva N.N., Marinova K.V. Útmutató az általános élettani laboratóriumi vizsgálatokhoz. - M .: Oktatás, 1990
4. Kis műhely az emberi és állati élettanról. / Szerk. MINT. Batueva – Szentpétervár: Szentpétervári Állami Egyetem Kiadója, 2001
5. Módszerek és alapvető kísérletek az agy és a viselkedés tanulmányozására. J. Buresh, O. Bureshiva, D. Houston / Angolból fordítva. - M .: Felsőiskola, 1991
6. Kutatási módszerek a pszichofiziológiában. / Szerk. MINT. Batueva - Szentpétervár, 1994
7. A klinikai neurofiziológia módszerei. / Szerk. V.B. Grechina - L., 1977
8. Az emberi és állati élettan általános kurzusa. In 2 T. / Szerk. POKOL. Nozdrachev - M., 1991
9. Workshop a normál fiziológiáról. / Szerk. ON A. Agadzhanyan - M .: A RUDN Egyetem kiadója, 1996
8. munka
Téma: "Különféle módszerek és technikák tanulmányozása a test zsigeri rendszereinek tanulmányozásában"
Kérdések az önálló tanuláshoz
1. A gyomor myocardium akciós potenciáljának (AP) regisztrálása és változásai a vagosympaticus törzs stimulációja során.
2. A szívösszehúzódások erősségére és gyakoriságára gyakorolt paraszimpatikus és szimpatikus hatások vizsgálata.
3. Az intrakardiális idegrendszer autoregulációs funkciója.
4. Viscero-cardialis reflexek.
5. A patkány endokrin mirigyeinek topográfiája és anatómiai jellemzői.
6. Az ivarmirigyek szerepe a másodlagos nemi jellemzők szabályozásában.
7. A kortikoszteroid hormonok szintjének biokémiai és immunenzimatikus meghatározása patkányok és emberek biológiai folyadékaiban.
Irodalom
1. Batuev A.S. Magasabb idegi aktivitás. M., 1991
2. Nagy műhely az emberi és állati élettanról. / Szerk. B.A. Kudryashova - M .: Felsőiskola, 1984
3. Guminsky A.A., Leont'eva N.N., Marinova K.V. Útmutató az általános élettani laboratóriumi vizsgálatokhoz. - M .: Oktatás, 1990
4. Kis műhely az emberi és állati élettanról. / Szerk. MINT. Batueva – Szentpétervár: Szentpétervári Állami Egyetem Kiadója, 2001
5. Módszerek és alapvető kísérletek az agy és a viselkedés tanulmányozására. J. Buresh, O. Bureshiva, D. Houston / Angolból fordítva. - M .: Felsőiskola, 1991
6. Kutatási módszerek a pszichofiziológiában. / Szerk. MINT. Batueva - Szentpétervár, 1994
7. A klinikai neurofiziológia módszerei. / Szerk. V.B. Grechina - L., 1977
8. Az emberi és állati élettan általános kurzusa. In 2 T. / Szerk. POKOL. Nozdrachev - M., 1991
9. Workshop a normál fiziológiáról. / Szerk. ON A. Agadzhanyan - M .: A RUDN Egyetem kiadója, 1996
Munka 9
Téma: "Módszerek a magasabb idegi aktivitás vizsgálatára"
Kérdések az önálló tanuláshoz
1. A feltételes reflexek fejlesztésének módszere.
2. A feltételes reflexek fejlesztésének klasszikus és operáns módszerei.
3. Módszerek a rövid és hosszú távú memória vizsgálatára.
4. Neurológiai vizsgálatok patkányokon.
5. A viselkedés szerkezetének mérése.
6. Instrumentális feltételes reflexek fejlesztése.
7. Az élettanban alkalmazott statisztikai módszerek.
Irodalom
1. Batuev A.S. Magasabb idegi aktivitás. M., 1991
2. Nagy műhely az emberi és állati élettanról. / Szerk. B.A. Kudryashova - M .: Felsőiskola, 1984
3. Guminsky A.A., Leont'eva N.N., Marinova K.V. Útmutató az általános élettani laboratóriumi vizsgálatokhoz. - M .: Oktatás, 1990
4. Kis műhely az emberi és állati élettanról. / Szerk. MINT. Batueva – Szentpétervár: Szentpétervári Állami Egyetem Kiadója, 2001
5. Módszerek és alapvető kísérletek az agy és a viselkedés tanulmányozására. J. Buresh, O. Bureshiva, D. Houston / Angolból fordítva. - M .: Felsőiskola, 1991
6. Kutatási módszerek a pszichofiziológiában. / Szerk. MINT. Batueva - Szentpétervár, 1994
7. A klinikai neurofiziológia módszerei. / Szerk. V.B. Grechina - L., 1977
8. Az emberi és állati élettan általános kurzusa. In 2 T. / Szerk. POKOL. Nozdrachev - M., 1991
9. Workshop a normál fiziológiáról. / Szerk. ON A. Agadzhanyan - M .: A RUDN Egyetem kiadója, 1996
A fiziológia a 15. században önálló tudományként alakult ki Harvey és számos más természettudós kutatásának köszönhetően, és a 15. század végétől - a 16. század elejétől a fiziológia területén a fő módszer a kísérleti módszer. A megfigyelési módszer a legősibb, Dr. Görögország jól fejlett volt Egyiptomban, Dr. Kelet, Tibet, Kína. Ennek a módszernek a lényege a szervezet funkcióiban és állapotaiban bekövetkezett változások hosszú távú megfigyelése, ezen megfigyelések rögzítése, és lehetőség szerint a vizuális megfigyelések összehasonlítása a testben a felnyitás utáni változásokkal. Hippokratész a viselkedés természetét a megfigyelt jeleknek tulajdonította. Gondos megfigyeléseinek köszönhetően megfogalmazta a temperamentum tanát. A megfigyelési módszert széles körben alkalmazzák a fiziológiában (főleg a pszichofiziológiában), jelenleg a megfigyelési módszert kombinálják a krónikus kísérlet módszerével.
Kísérleti módszer. A fiziológiai kísérlet – az egyszerű megfigyeléssel ellentétben – a szervezet aktuális igazgatásába történő célirányos beavatkozás, amelynek célja, hogy tisztázza funkcióinak természetét és tulajdonságait, kapcsolatát más funkciókkal és környezeti tényezőkkel. Valamint a beavatkozáshoz gyakran szükséges az állat sebészeti előkészítése, amely viselheti: 1) akut (vivisekció, a vivo - élő szóból, sekcia - secu, azaz secu az élőknek), 2) krónikus (kísérleti-sebészeti) formákat. Ebben a tekintetben a kísérlet 2 típusra oszlik: akut (vivisekció) és krónikus. A vivisekció egy immobilizált állaton végzett kísérlet. A vivisekciót először a középkorban kezdték használni, de a reneszánszban (XV-XVII. század) kezdték széles körben bevezetni az élettani tudományba. Az érzéstelenítés akkor még nem volt ismert, és az állatot 4 végtag mereven rögzítette, miközben kínokat tapasztalt. Ez volt az oka a filozófiai csoportok és áramlatok kialakulásának. Animalizmus (trendek, az állatokkal szembeni humánus hozzáállás előmozdítása és az állatkínzás megszüntetése, az állatiasságot jelenleg is népszerűsítik), vitalizmus (az amellett, hogy nem altatott állatokon és önkénteseken nem végeztek kísérleteket), mechanizmus (helyesen azonosítva) állatban előforduló élettelen természetben zajló folyamatokkal, a mechanizmus kiemelkedő képviselője Rene Descartes francia fizikus, mechanikus és fiziológus volt), az antropocentrizmus. A 19. századtól kezdődően az érzéstelenítést kezdték alkalmazni akut kísérletekben. Ez a szabályozási folyamatok megsértéséhez vezetett a központi idegrendszer magasabb folyamatai részéről, ennek következtében megsérül a szervezet válaszreakciójának integritása és a külső környezettel való kapcsolata. Az anesztézia és a sebészeti beavatkozás ilyen alkalmazása az vivisekció során olyan ellenőrizhetetlen paramétereket vezet be az akut kísérletbe, amelyeket nehéz figyelembe venni és előre látni.
Az akut kísérletnek, mint minden kísérleti módszernek, megvannak a maga előnyei:
1) vivisekció - az egyik elemző módszer, lehetővé teszi a különböző helyzetek szimulálását Szeminárium
2) a vivisekció viszonylag rövid időn belül lehetővé teszi az eredmények elérését. korlátozások:
1) egy akut kísérletben az érzéstelenítés során kikapcsolják a tudatot, és ennek megfelelően megsértik a test reakciójának integritását;
2) érzéstelenítés esetén megszakad a szervezet kapcsolata a környezettel;
3) érzéstelenítés hiányában a stresszhormonok és az endogén (a szervezeten belül termelődő) morfinszerű endorfin felszabadulása nem megfelelő, fájdalomcsillapító hatású, ami nem megfelelő a normál fiziológiás állapothoz.
Krónikus kísérlet - hosszú távú megfigyelés az akut beavatkozás és a környezettel való kapcsolatok helyreállítása után. A krónikus kísérlet előnyei: a test a lehető legközelebb van az intenzív létezés körülményeihez. Egyes fiziológusok egy krónikus kísérlet hiányosságait annak tulajdonítják, hogy az eredményeket viszonylag hosszú idő alatt érik el. A krónikus kísérletben számos módszertani technikát és megközelítést alkalmaznak.
1. Elektrofiziológiai módszerek.
2. A sipolyok felhelyezésének módja üreges szervekre és kiválasztó csatornákkal rendelkező szervekre.
A sipoly módszer őse Basov volt, azonban az általa alkalmazott sipoly alkalmazásakor a gyomor tartalma az emésztőnedvekkel együtt a kémcsőbe került, ami megnehezítette a gyomornedv összetételének, a gyomornedv stádiumainak tanulmányozását. az emésztés, az emésztési folyamatok sebessége és a leválasztott gyomornedv minősége különböző élelmiszer-összetétel esetén. A sipolyok ráhelyezhetők a gyomorra, a nyálmirigy csatornáira, a belekre, a nyelőcsőre stb. A pavlovi sipoly és a basovi sipoly között az a különbség, hogy Pavlov a sipolyt a „kiskamrára” helyezte, amelyet mesterségesen, sebészileg készítettek és megtartottak. emésztési és humorális szabályozás. Ez lehetővé tette Pavlov számára, hogy ne csak a táplálékfelvételhez szükséges gyomornedv minőségi és mennyiségi összetételét fedje fel, hanem a gyomor emésztésének idegi és humorális szabályozásának mechanizmusait is. Az emésztés területén végzett munkájáért Pavlov Nobel-díjat kapott.
3. Heterogén neurovaszkuláris vagy neuromuszkuláris anesztenózisok. Ez az effektor szerv változása a funkciók genetikailag meghatározott idegi szabályozásában. Az ilyen anesztenózisok elvégzése feltárja a neuronok vagy idegközpontok plaszticitásának hiányát vagy jelenlétét a funkciók szabályozásában. A neurovaszkuláris anastenózisokban az effektor szervek az erek, és ennek megfelelően a bennük található kemo- és baroreceptorok.
4. Különféle szervek átültetése. A szervek vagy az agy különböző részeinek újraültetése és eltávolítása (irtás). Egy szerv eltávolítása következtében egy adott mirigy alulműködése jön létre, az újraültetés következtében egy adott mirigy túlműködése vagy hormontöbblete jön létre. Az agy és az agykéreg különböző részeinek kiirtása feltárja ezen részlegek funkcióit. Például a kisagy eltávolításakor kiderült, hogy részt vesz a mozgásszabályozásban, a testtartás megőrzésében és a statokinetikus reflexekben. Az agykéreg különböző szakaszainak eltávolítása lehetővé tette Brodmannak, hogy a kéreget 52 mezőre ossza fel.
5. Az agy és a gerincvelő átmetszésének módja. Lehetővé teszi a központi idegrendszer egyes részlegeinek funkcionális jelentőségének azonosítását a test szomatikus és zsigeri funkcióinak szabályozásában, valamint a viselkedés szabályozásában.
6. Elektródák beültetése az agy különböző részeibe. Lehetővé teszi egy adott idegszerkezet tevékenységének és funkcionális jelentőségének azonosítását a testfunkciók szabályozásában (motoros funkciók, zsigeri funkciók és mentális funkciók). Az agyba ültetett elektródák inert anyagokból készülnek (vagyis bódító hatásúnak kell lenniük): platina, ezüst, palládium. Az elektródák nem csak egy-egy terület funkciójának feltárását teszik lehetővé, hanem fordítva, annak regisztrálását, hogy a megjelenés az agy mely részében okoz potenciált (BT) bizonyos funkcionális funkciókra válaszul. A mikroelektróda technológia lehetőséget ad az embernek, hogy tanulmányozza a psziché és a viselkedés fiziológiai alapjait.
7. Kanülök beültetése (mikro). A perfúzió a különböző kémiai összetételű oldatok átjutása komponensünkön vagy a benne lévő metabolitok (glükóz, PVC, tejsav) vagy biológiailag aktív anyagok (hormonok, neurohormonok, endorfinok, enkefaminok stb.) által. A kanül lehetővé teszi különböző tartalmú oldatok befecskendezését az agy egy adott területére, és megfigyelheti a funkcionális aktivitás változásait a motoros apparátusban, a belső szervekben vagy a viselkedésben, a pszichológiai tevékenységben.
8. Jelzett atomok bevezetése és utólagos megfigyelése pozitronemissziós tomográfon (PET). Leggyakrabban arannyal jelölt auroglükózt (arany + glükóz) adnak be. Greene figuratív kifejezése szerint az ATP az univerzális energiadonor minden élő rendszerben, az ATP szintézisében és újraszintézisében pedig a glükóz a fő energiaszubsztrát (ATP reszintézis kreatin-foszfátból is előfordulhat). Ezért az elfogyasztott glükóz mennyiségét az agy egy bizonyos részének funkcionális aktivitásának, szintetikus aktivitásának megítélésére használják. A glükózt a sejtek fogyasztják, míg az arany nem hasznosul és felhalmozódik ezen a területen. A multiaktív arany szerint mennyiségét szintetikus és funkcionális aktivitása alapján ítélik meg.
9. Sztereotaktikus módszerek. Ezek olyan módszerek, amelyek során az agy sztereotaxiás atlaszának megfelelően sebészeti beavatkozásokat végeznek az elektródák beültetésére az agy egy bizonyos területére, majd a hozzárendelt gyors és lassú biopotenciálok rögzítésével, a kiváltott potenciálok rögzítésével, valamint EEG, myogram felvétele.
10. Biokémiai módszerek. Ez a módszerek nagy csoportja, amellyel a keringő folyadékokban, szövetekben, esetenként szervekben meghatározzák a kationok, anionok, nem ionizált elemek (makro- és mikroelemek), energiaanyagok, enzimek, biológiailag aktív anyagok (hormonok stb.) szintjét. . Ezeket a módszereket vagy in vivo (inkubátorokban), vagy olyan szövetekben alkalmazzák, amelyek továbbra is szekretálják és szintetizálják a termelt anyagokat az inkubációs közegbe. A biokémiai módszerek lehetővé teszik egy adott szerv vagy annak egy részének, sőt esetenként egy egész szervrendszer funkcionális aktivitásának értékelését is. Például a 11-OCS szintje alapján megítélhető a mellékvesekéreg fascicularis zónájának funkcionális aktivitása, de a 11-OCS szintjével a hipotalamusz-hipofízis-mellékvese rendszer funkcionális aktivitása is megítélhető. . Általában véve, mivel a 11-OCS a mellékvesekéreg perifériás kapcsolatának végterméke. 11. Hisztokémiai módszerek. Immunológiai módszerek a fiziológiában.
12. A GNI fiziológiájának tanulmányozási módszerei. Kísérletek tervezése A kísérletek megtervezéséhez ismerni kell a kutatás alapelveit, taktikáját, a tudományos szemléletet, amelyek a kísérletek közvetlen megvalósításában alakulnak ki legjobban. A laboratóriumi vizsgálat előnye a megfigyeléssel szemben, hogy a kutató ellenőrizni tudja a kísérlet körülményeit, azaz precíz szabályozást tud kialakítani az úgynevezett független változók felett, hogy feltárja azok hatását a függő változókra. A függő változók bármilyen fiziológiai jellemzők lehetnek, míg a független változók olyan körülmények, amelyeket a kísérletező irányít, és néha rákényszerítenek a szervezetre. A feltételek közé tartozik a közvetlen beavatkozás (az agy egyes részeinek eltávolítása, annak stimulálása vagy különféle gyógyszerek alkalmazása), a környezet változásai (hőmérséklet és fény), az erősítési rend megváltoztatása, a tanulási nehézségek, a táplálékmegvonás időtartama vagy olyan tényezők, mint pl. Az életkor, a nem, a genetikai vonal stb. A kísérletek félreértelmezésének minimalizálása érdekében a kísérleti beavatkozások hatásainak más változók hatásaitól való megkülönböztetésének nehézségei miatt kontrolleljárásokat kell bevezetni. Ideális esetben a kontrollcsoportot ugyanúgy vizsgáljuk, mint a kísérleti csoportot, kizárva a vizsgált tényező hatását, amelyre magát a kísérletet tervezzük. Ugyanaz az állat használható a kontrollban és a kísérletben is, ha például össze kell hasonlítani viselkedését agyi régiók eltávolítása előtt és után. Egy másik elterjedt ellenőrzési eljárás, melynek célja a változó tényezők egyidejű hatásának csökkentése, a különböző hatások kiegyensúlyozott alkalmazása ugyanabban az állatban (például különböző gyógyszerek injekciója vagy ugyanazon gyógyszer különböző dózisai). Egy másik fontos ellenőrzési pont az állatok véletlenszerű elosztása különböző csoportokba. Ezt a legcélszerűbb a sok statisztikai könyvben található véletlenszám-táblázat használatával megtenni (az állatokat egyszerűen kivenni a ketrecből, hogy csoportot alkossanak, mivel a leggyengébb vagy legpasszívabb állatokat veszik el először). A nem szabályozott változók miatt kapott eredmények esetleges hibái vagy változékonysága miatt a méréseket általában megismétlik, és egy átlag vagy medián értéket találnak. Az ismételt mérések során több megfigyelést végeznek ugyanazon az állaton, vagy egy megfigyelést több állaton, vagy mindkettőn. Minél valószínűbb, hogy bizonyos ismeretlen vagy nem szabályozott változókhoz kapcsolódnak hibák vagy ingadozások, annál valószínűbb, hogy az ismételt mérések eltérnek, és így a mérések variabilitása az átlaghoz képest nagyobb lesz. A statisztikai elemzést a kísérleti és a kontrollcsoportok vagy a kísérleti körülmények közötti megfigyelt különbségek szignifikancia fokának felmérésére használjuk. A természettudományos megfigyeléseken vagy laboratóriumi kísérleteken alapuló tudományos elemzés mérésekre támaszkodik, amelyek segítségével a megfigyelések kvantitatív jelleget kapnak. Az úgynevezett mérési szint határozza meg, hogy milyen aritmetikai műveletek alkalmazhatók a számokra, ami tehát meghatározza a megfelelő statisztikai módszerek alkalmazását. A kutatónak már a kísérletek tervezésekor figyelembe kell vennie a mérések szintjét, és előre látnia kell az eredmények statisztikai feldolgozásának jellegét, hiszen ezek a szempontok segítik a mérőműszerek pontosságának és a szükséges kísérletek számának eldöntését. Berendezések élettani funkciók tanulmányozására. A modern fiziológia sikerei az egész szervezet, rendszerei, szervei, szövetei és sejtjei működésének tanulmányozásában nagyrészt az elektronikai technológia, az elemző eszközök és elektronikus számítógépek, valamint a biokémiai és farmakológiai kutatási módszerek széles körű gyakorlatba történő bevezetésének köszönhetők. élettani kísérlet. A fiziológiai funkciók vizsgálata során a kísérlet különböző berendezéseivel sajátos rendszereket alakítanak ki. Két csoportra oszthatók: 1) a létfontosságú tevékenység különféle megnyilvánulásait rögzítő és a kapott adatok elemzésére szolgáló rendszerek, valamint 2) a szervezet vagy annak szerkezeti és funkcionális egységeinek befolyásolására szolgáló rendszerek. A szervezetben zajló bioelektromos folyamatok rögzítését lehetővé tevő rendszer egy vizsgálandó tárgyból, kimeneti elektródákból, egy erősítőből, egy felvevőből és egy tápegységből áll. Az ilyen rögzítőrendszereket elektrokardiográfiára, elektroencefalográfiára, elektrogasztrográfiára, elektromiográfiára stb. használják. Számos nem elektromos folyamat elektronikus berendezéssel történő tanulmányozása és regisztrálása során ezeket először elektromos jelekké kell alakítani. Ehhez különféle érzékelőket használnak.
Egyes érzékelők maguk is képesek elektromos jeleket generálni, és nincs szükségük áramforrásra, másoknak erre a teljesítményre van szükségük. Az érzékelő jeleinek nagysága általában kicsi, ezért először fel kell erősíteni, hogy rögzíteni lehessen őket. A szenzorokat használó rendszereket ballisztokardiográfiára, pletizmográfiára, vérnyomásmérésre, motoros aktivitás regisztrálására, vérnyomásra, légzésre, vérben és kilélegzett levegőben lévő gázok meghatározására stb. használják. Ha a rendszereket kiegészítjük és összehangoljuk egy rádióadó működésével, akkor az lehetővé válik a fiziológiai funkciók továbbítása és rögzítése a vizsgált tárgytól jelentős távolságban. Ezt a módszert biotelemetriának nevezik. A biotelemetria fejlődését a mikrominiatürizálás bevezetése határozza meg a rádiótechnikában. Lehetővé teszi a fiziológiai funkciók tanulmányozását nemcsak laboratóriumi körülmények között, hanem szabad viselkedés körülményei között is, munka- és sporttevékenység közben, függetlenül a vizsgált tárgy és a kutató közötti távolságtól. A szervezet vagy annak szerkezeti és funkcionális egységeinek befolyásolására kialakított rendszereknek sokféle hatása van: indító, serkentő és gátló hatású.
Az expozíciós módszerek és lehetőségek nagyon sokfélék lehetnek. A távoli analizátorok vizsgálatakor a stimuláló impulzus távolról is érzékelhető, ezekben az esetekben nincs szükség stimuláló elektródákra. Így például a vizuális analizátort fénnyel, a halláselemzőt hanggal, a szaglóelemzőt pedig különféle szagokkal lehet befolyásolni. Az élettani kísérletekben gyakran elektromos áramot használnak ingerként, ezért széles körben alkalmazzák az elektronikus impulzusstimulátorokat és stimuláló elektródákat. Az elektromos stimulációt receptorok, sejtek, izmok, idegrostok, idegek, idegközpontok stb. stimulálására alkalmazzák. Szükség esetén biotelemetriás stimuláció is alkalmazható. A fiziológiai funkciók tanulmányozását nemcsak nyugalomban, hanem különféle fizikai tevékenységek során is végezzük.
Ez utóbbi akár létre is hozható. bizonyos gyakorlatok elvégzése (guggolás, futás stb.), vagy különféle eszközök (kerékpár ergométer, futópad stb.) alkalmazása, amelyek lehetővé teszik a terhelés pontos adagolását. A rögzítő és stimuláló rendszereket gyakran egyidejűleg alkalmazzák, ami nagymértékben kibővíti az élettani kísérletek lehetőségeit. Ezek a rendszerek többféleképpen kombinálhatók.
A fiziológia kísérleti tudomány, i.e. minden elméleti rendelkezése kísérletek és megfigyelések eredményein alapul.
Megfigyelés Az élettani tudomány fejlődésének első lépéseitől kezdve alkalmazták. A megfigyelés során a kutatók szóban beszámolnak az eredményekről. Ebben az esetben a megfigyelés tárgya általában természetes körülmények között van anélkül, hogy a kutató különösebb hatással lenne rá. Az egyszerű megfigyelés hátránya a mennyiségi mutatók megszerzésének korlátozott lehetősége és a gyors folyamatok észlelése. Tehát a XVII. század elején. V. Harvey, miután megfigyelte a szív munkáját kis állatokban, ezt írta: "A szívmozgás sebessége nem teszi lehetővé, hogy különbséget tegyünk a szisztolés és a diasztolés mikéntjében, ezért nem lehet tudni, hogy melyik pillanatban és melyik részben történik a kitágulás és összehúzódás történik"
A puszta megfigyelésnél nagyobb lehetőségeket biztosít az élettani folyamatok tanulmányozásában a beállítás kísérletek. A fiziológiai kísérlet során a kutató mesterségesen teremt feltételeket az élettani folyamatok lefolyásának lényegének és mintázatainak feltárásához. Élő tárgyon alkalmazhatók az adagolt fizikai és kémiai hatások, különféle anyagok vérbe vagy szervekbe juttatása, tanulmányozható a szervek, rendszerek reakciója.
A fiziológiai kísérleteket akut és krónikus kísérletekre osztják. Éles tapasztalatokállatokon hajtják végre, és az jellemzi, hogy nincs kitűzve az állat életmentésének feladata, a kísérlet után az elpusztul. Egy ilyen élmény során élettel összeegyeztethetetlen vágásokat készítenek, eltávolítanak szervek. A távoli szerveket izoláltnak nevezzük. általuk beavatkozniösszetételében vagy legalábbis hasonló sóoldatokban tartalom esszenciális ásványi anyagok a plazmához vér. Az ilyen megoldásokat fiziológiásnak nevezzük. A legegyszerűbb élettani megoldások közé tartozik az izotóniás 0 9%-os nátrium-klorid oldat.
színrevitel kísérletek izolált ill gans különösen népszerű volt a 17. század - 20. század elején. amikor a szervek működéséről és azok működéséről ismeretek halmozódtak fel érzékenyszerkezetek. Mert produkciók Fiziológiai kísérlethez a legkényelmesebb hidegvérű állatok izolált szerveit használni. Tehát elég az izolált békaszívet Ringer-féle sóoldattal megmosni, és szobahőmérsékleten órákig összehúzódik. Tól től- az elkészíthetőség egyszerűsége és a megszerzett információk fontossága miatt az ilyen biológiai készítményeket nemcsak az élettanban kezdték alkalmazni, hanem az orvostudomány más területein is. Például egy izolált békaszív készítményt (Straub-módszerrel) szabványos objektumként használnak bizonyos gyógyszerek biológiai aktivitásának tesztelésére tömegtermelésük és új gyógyszerek kifejlesztése során.
Az akut kísérlet lehetőségei azonban nemcsak az állatok kísérlet közbeni elpusztulásával kapcsolatos etikai problémák miatt, valamint az elégtelen érzéstelenítéssel fájdalmat okozó állatok miatt korlátozottak, hanem azért is, mert a vizsgálatot nem egy egész szervezet állapota, de megsérti a szisztémás szabályozó mechanizmusokat.
krónikus tapasztalat mentes a fenti hátrányok közül néhánytól. Egy krónikus kísérletben a vizsgálatot egy gyakorlatilag egészséges állaton végzik, minimális hatást gyakorolva rá, és megmentve az életét. A vizsgálat előtt az állaton a kísérletre felkészítő műveleteket lehet végezni (elektródákat ültetnek be, fisztulákat készítenek a szervek üregeihez, csatornáihoz való hozzáférés érdekében). Ebben az esetben az állatot a sebfelszín gyógyulása és funkcióinak helyreállítása után vonjuk be a kísérletbe.
Az élettani módszerek fejlődésének fontos eseménye volt a megfigyelt jelenségek grafikus rögzítésének bevezetése. K. Ludwig német tudós feltalálta a kimográfot, és először regisztrálta az artériás vérnyomás ingadozásait (hullámait). Ezt követően fiziológiás folyamatok rögzítésére szolgáló módszereket dolgoztak ki mechanikus fogaskerekek (Engelmann karok), léghajtóművek (Marey kapszula), szervek vértelítettségének és térfogatának rögzítésére szolgáló módszerek (Mosso plethysmograph). Az ilyen regisztrációk során kapott görbéket általában kimogramoknak nevezik.
Az ember- és állatélettani ismeretek tágabb módszertani lehetőségei az elektromosság elméletének, valamint az elektromos potenciálok és az elektromos áram testre gyakorolt adagolt hatásainak rögzítésére szolgáló eszközök megalkotása után jelentek meg. Az elektromos ingerek bizonyultak a legalkalmasabbnak az ideg- és izomszerkezetek befolyásolására. Az inger mérsékelt erőssége és időtartama esetén ezek a hatások nem okoznak károsodást a vizsgált struktúrákban, és többször is alkalmazhatók. A rájuk adott válasz általában a másodperc töredéke alatt ér véget.
A fizika, kémia, kibernetika fejlődése a 20. század végén. megteremtette az alapot az élettani kutatás módszereinek minőségi fejlesztéséhez. A fiziológusok által kidolgozott módszereket széles körben alkalmazzák a klinikai gyakorlatban.
Az alábbiakban felsorolunk néhányat az élettani kutatások alkalmazott és újonnan kifejlesztett módszereivel szemben támasztott legfontosabb modern követelmények közül.
A vizsgálat biztonsága, a traumatizáció és a vizsgált tárgy károsodásának hiánya.
Érzékelők és rögzítő eszközök teljesítménye.
A fiziológiai funkciók számos mutatójának szinkron regisztrálásának lehetősége.
A vizsgált mutatók hosszú távú nyilvántartásának lehetősége. Ez lehetővé teszi az élettani folyamatok lefolyásának ciklikusságának feltárását, a cirkadián (cirkadián) ritmusok paramétereinek meghatározását, a folyamatok paroxizmális (epizodikus) zavarainak jelenlétének azonosítását.
A készülékek kis méretei és súlya lehetővé teszi, hogy ne csak kórházban, hanem terepen, munka- vagy sporttevékenység közben is végezzen kutatást.
A számítástechnika és a kibernetika vívmányainak felhasználása a kapott adatok rögzítésére, elemzésére, valamint élettani folyamatok modellezésére. A számítástechnika alkalmazásakor az adatrögzítés és azok matematikai feldolgozásának időköltségei jelentősen lecsökkennek, és a vett jelekből több információ nyerhető ki.
Annak ellenére azonban, hogy számos előnye van a modern fiziológiai kutatási módszereknek, a meghatározás helyessége mutatók Az élettani funkciók nagymértékben függenek az egészségügyi személyzet oktatásának minőségétől, tudásától entitásokélettani folyamatok, érzékelők sajátosságai és az alkalmazott eszközök működési elvei, munkaképesség Val vel a betegeket, utasításokat adjon neki, figyelemmel kíséri a végrehajtás előrehaladását és korrigálja a beteg cselekedeteit.
A különböző egészségügyi szakemberek által ugyanazon betegen végzett egyszeri mérések vagy dinamikus megfigyelések eredményei nem mindig egyeznek. Ezért továbbra is fennáll a diagnosztikai eljárások megbízhatóságának és a kutatás minőségének növelésének problémája.
A vizsgálat minőségét a mérések pontossága, helyessége, konvergenciája és reprodukálhatósága jellemzi.
A vizsgálat során meghatározott fiziológiai indikátor mennyiségi jellemzői mind a mutató paraméterének valós értékétől, mind az eszköz és az egészségügyi személyzet által bevezetett számos hibától függ. Ezeket a hibákat ún analitikai változékonyság.Általában előírják, hogy az analitikai variabilitás ne haladja meg a mért érték 10%-át. Mivel a mutató valódi értéke ugyanannál a személynél a biológiai ritmusok, az időjárási viszonyok és egyéb tényezők miatt változhat, a kifejezés egyénen belüli variációk. Ugyanannak a mutatónak a különbségét különböző emberekben nevezzük egyének közötti variációk. Az összes hiba és paraméter-ingadozás összességét nevezzük általános változékonyság.
A fiziológiai funkciók állapotáról és megsértésének mértékéről való információszerzésben fontos szerepet töltenek be az úgynevezett funkcionális tesztek. A "teszt" helyett gyakran a "funkcionális próba" kifejezést használják. A funkcionális próbák végrehajtása tesztelés. A klinikai gyakorlatban azonban a "teszt" kifejezést gyakrabban és kissé kiterjesztettebb értelemben használják, mint a "funkcionális teszt" kifejezést.
funkcionális teszt magában foglalja a fiziológiai paraméterek tanulmányozását a dinamikában, bizonyos testre gyakorolt hatások vagy az alany önkényes cselekvései előtt és után. A leggyakrabban alkalmazott funkcionális tesztek a fizikai aktivitás dózisát. A teszteket bemeneti effektusokkal is végezzük, amelyek során a test helyzetének változása a térben, megerőltetés, a belélegzett levegő gázösszetételének változása, gyógyszerek bevezetése, felmelegedés, lehűtés, bizonyos adag lúgos oldat elfogyasztása , és sok más mutató is kiderül.
A megbízhatóság és érvényesség a funkcionális tesztek legfontosabb követelményei közé tartozik.
Megbízhatóság - a teszt megfelelő pontosságú elvégzésének képessége közepesen képzett szakember által. A nagy megbízhatóság a meglehetősen egyszerű tesztek velejárója, amelyek végrehajtását a környezet kevéssé befolyásolja. A legmegbízhatóbb tesztek, amelyek tükrözik a fiziológiai funkció tartalékainak állapotát vagy nagyságát, felismerik referencia, szabvány vagy referenciális.
koncepció érvényesség azt tükrözi, hogy egy vizsgálat vagy módszer alkalmas-e a tervezett célra. Ha új tesztet vezetnek be, akkor annak érvényességét úgy értékelik, hogy az ezzel a teszttel kapott eredményeket összehasonlítják a korábban elismert referenciatesztek eredményeivel. Ha az újonnan bevezetett teszt több esetben teszi lehetővé a helyes válaszok megtalálását a tesztelés során feltett kérdésekre, akkor ennek a tesztnek nagy a validitása.
A funkcionális tesztek használata csak akkor növeli jelentősen a diagnosztikai képességeket, ha ezeket a teszteket megfelelően végzik el. Megfelelő kiválasztásuk, megvalósításuk és értelmezésük megköveteli, hogy az egészségügyi dolgozók széleskörű elméleti ismeretekkel és kellő gyakorlati tapasztalattal rendelkezzenek.
