Fyziologické metódy výskumu. Fyziológia ako veda

Metodológia - súbor manipulácií, ktorých realizácia poskytuje potrebné výsledky v súlade s úlohou.

Analyticko-syntetická výskumná metóda- spôsob štúdia fungovania tela holisticky, v jednote a prepojení všetkých jeho zložiek.

Metódy výskumu vo fyziológii

Na štúdium rôznych procesov a funkcií živého organizmu sa používajú metódy pozorovania a experimentu.

Dohľad - spôsob získavania informácií spravidla priamou vizuálnou registráciou fyziologických javov a procesov prebiehajúcich za určitých podmienok.

Experimentujte- spôsob získavania nových informácií o príčinných a následných vzťahoch medzi javmi a procesmi za riadených a riadených podmienok. Akútny experiment je experiment, ktorý sa realizuje na relatívne krátky čas. Chronický experiment je experiment, ktorý trvá dlho (dni, týždne, mesiace, roky).

Metóda pozorovania

Podstatou tejto metódy je posúdenie prejavu určitého fyziologického procesu, funkcie orgánu alebo tkaniva v prirodzených podmienkach. Ide o úplne prvú metódu, ktorá vznikla v starovekom Grécku. V Egypte pri mumifikácii otvárali mŕtvoly a kňazi analyzovali stav rôznych orgánov v súvislosti s predtým zaznamenanými údajmi o pulzovej frekvencii, množstve a kvalite moču a ďalších ukazovateľoch u ľudí, ktorých pozorovali.

V súčasnosti vedci, ktorí vykonávajú pozorovacie štúdie, používajú vo svojom arzenáli množstvo jednoduchých a zložitých zariadení (uloženie fistúl, implantácia elektród), čo umožňuje spoľahlivejšie určiť mechanizmus fungovania orgánov a tkanív. Napríklad pozorovaním činnosti slinnej žľazy možno určiť, koľko slín sa vylučuje počas určitého obdobia dňa, ich farbu, hustotu atď.

Pozorovanie javu však neodpovedá na otázku, ako prebieha ten či onen fyziologický proces alebo funkcia.

Pozorovacia metóda sa používa širšie v zoopsychológii a etológii.

experimentálna metóda

Fyziologický experiment je cieľavedomý zásah do organizmu zvieraťa s cieľom zistiť vplyv rôznych faktorov na jeho jednotlivé funkcie. Takáto intervencia niekedy vyžaduje chirurgickú prípravu zvieraťa, ktorá môže byť akútna (vivisekcia) alebo chronická (experimentálna chirurgia) forma. Preto sú experimenty rozdelené do dvoch typov: akútne (vivisekcia) a chronické.

Experimentálna metóda, na rozdiel od metódy pozorovania, umožňuje zistiť dôvod implementácie procesu alebo funkcie.

vivisekcia sa uskutočnili v počiatočných štádiách vývoja fyziológie na imobilizovaných zvieratách bez použitia anestézie. Ale už od 19. stor v akútnom experimente bola použitá celková anestézia.

akútny experiment má svoje prednosti a nedostatky. Medzi výhody patrí možnosť simulovať rôzne situácie a získať výsledky v relatívne krátkom čase. Medzi nevýhody patrí skutočnosť, že pri akútnom experimente je vylúčený vplyv centrálneho nervového systému na telo pri použití celkovej anestézie a je narušená integrita reakcie organizmu na rôzne vplyvy. Okrem toho musia byť zvieratá po akútnom experimente často utratené.

Preto boli vyvinuté neskoršie metódy chronický experiment, v ktorej sa vykonáva dlhodobé sledovanie zvierat po operácii a rekonvalescencii zvieraťa.

Akademik I.P. Pavlov vyvinul metódu aplikácie fistúl do dutých orgánov (žalúdok, črevá, močový mechúr). Použitie techniky fistuly umožnilo objasniť mechanizmy fungovania mnohých orgánov. V sterilných podmienkach sa zviera v narkóze podrobí chirurgickému zákroku, ktorý umožní prístup ku konkrétnemu vnútornému orgánu, implantuje sa mu fistulová trubica alebo sa odstráni vývod žľazy a prišije sa ku koži. Samotný experiment začína po zahojení pooperačnej rany a zotavení zvieraťa, keď sa fyziologické procesy vrátia do normálu. Vďaka tejto technike bolo možné dlhodobo študovať obraz fyziologických procesov v prírodných podmienkach.

Experimentálna metóda, podobne ako metóda pozorovania, zahŕňa použitie jednoduchých a zložitých moderných zariadení, zariadení zahrnutých v systémoch určených na ovplyvňovanie objektu a zaznamenávanie rôznych prejavov životnej činnosti.

Vynález kymografu a vývoj metódy grafického zaznamenávania krvného tlaku nemeckým vedcom K. Ludwigom v roku 1847 otvorili novú etapu vo vývoji fyziológie. Kymograf umožnil objektívne zaznamenať skúmaný proces.

Neskôr boli vyvinuté metódy zaznamenávania kontrakcie srdca a svalov (T. Engelman) a metóda zaznamenávania zmien cievneho tonusu (pletyzmografia).

cieľ grafická registrácia bioelektrické javy sa stali možnými vďaka strunovému galvanometru, ktorý vynašiel holandský fyziológ Einthoven. Ako prvý zaznamenal elektrokardiogram na film. Grafická registrácia bioelektrických potenciálov slúžila ako základ pre rozvoj elektrofyziológie. V súčasnosti je elektroencefalografia široko používaná v praxi a vedeckom výskume.

Dôležitým krokom vo vývoji elektrofyziológie bol vynález mikroelektród. Pomocou mikromanipulátorov je možné ich vstreknúť priamo do bunky a zaznamenať bioelektrické potenciály. Mikroelektródová technika umožnila rozlúštiť mechanizmy tvorby biopotenciálu v bunkových membránach.

Nemecký fyziológ Dubois-Reymond je zakladateľom metódy elektrickej stimulácie orgánov a tkanív pomocou indukčnej cievky na dávkovú elektrickú stimuláciu živých tkanív. V súčasnosti sa na to používajú elektronické stimulátory, ktoré umožňujú prijímať elektrické impulzy akejkoľvek frekvencie a sily. Elektrická stimulácia sa stala dôležitou metódou na štúdium funkcií orgánov a tkanív.

Experimentálne metódy zahŕňajú mnoho fyziologických metód.

Odstránenie(extirpácia) orgánu, napríklad určitej endokrinnej žľazy, vám umožňuje zistiť jej účinok na rôzne orgány a systémy zvieraťa. Odstránenie rôznych častí mozgovej kôry umožnilo vedcom zistiť ich účinok na telo.

Moderný pokrok vo fyziológii bol spôsobený použitím elektronických technológií.

Implantácia elektród v rôznych častiach mozgu pomáhal nastoliť činnosť rôznych nervových centier.

Úvod rádioaktívne izotopy do tela umožňuje vedcom študovať metabolizmus rôznych látok v orgánoch a tkanivách.

Tomografická metóda využitie nukleárnej magnetickej rezonancie je veľmi dôležité pre objasnenie mechanizmov fyziologických procesov na molekulárnej úrovni.

Biochemické A biofyzikálne metódy pomáhajú s vysokou presnosťou identifikovať rôzne metabolity v orgánoch a tkanivách zvierat v normálnom stave a v patológii.

Znalosť kvantitatívnych charakteristík rôznych fyziologických procesov a vzťahu medzi nimi umožnila vytvárať ich matematických modelov. Pomocou týchto modelov sa na počítači reprodukujú fyziologické procesy a skúmajú sa rôzne varianty reakcií.

Základné metódy fyziologického výskumu

Fyziológia je experimentálna veda, t.j. všetky jeho teoretické ustanovenia sú založené na výsledkoch experimentov a pozorovaní.

Pozorovanie

Pozorovanie sa používa od prvých krokov vo vývoji fyziologickej vedy. Pri vykonávaní pozorovania výskumníci poskytujú opisný popis jeho výsledkov. V tomto prípade je objekt pozorovania zvyčajne v prírodných podmienkach bez zvláštnych vplyvov naň výskumníkom. Nevýhodou jednoduchého pozorovania je nemožnosť alebo veľká náročnosť získania kvantitatívnych ukazovateľov a vnímanie rýchlych procesov. Takže na začiatku XVII storočia. V. Harvey po pozorovaní práce srdca u malých zvierat napísal: „Rýchlosť pohybu srdca nám neumožňuje rozlíšiť, ako dochádza k systole a diastole, a preto nie je možné vedieť, v ktorom momente a v ktorej časti expanzie a dôjde ku kontrakcii."

Skúsenosti

Väčšie príležitosti ako jednoduché pozorovanie pri štúdiu fyziologických procesov poskytne nastavenie experimenty. Pri vykonávaní fyziologického experimentu výskumník umelo vytvorí podmienky na odhalenie podstaty a zákonitostí priebehu fyziologických procesov. Na živý objekt možno aplikovať dávkované fyzikálne a chemické účinky, zavádzanie rôznych látok do krvi alebo orgánov a registráciu reakcie na účinky.

Experimenty vo fyziológii sa delia na akútne a chronické. Účinky na pokusné zvieratá v akútne experimenty môžu byť nezlučiteľné so zachovaním života zvierat, napríklad vplyvom veľkých dávok žiarenia, toxických látok, straty krvi, umelej zástavy srdca, zastavenia prietoku krvi. Jednotlivé orgány sa zvieratám môžu odobrať, aby sa preskúmali ich fyziologické funkcie alebo možnosť transplantácie iným zvieratám. Pre zachovanie životaschopnosti sa odobraté (izolované) orgány uložia do vychladených soľných roztokov podobných zložením alebo aspoň obsahom najdôležitejších minerálnych látok v krvnej plazme. Takéto riešenia sa nazývajú fyziologické. Medzi najjednoduchšie fyziologické roztoky patrí izotopický 0,9% roztok NaCl.

Vykonávanie pokusov s izolovanými orgánmi bolo populárne najmä v období 15. - začiatku 20. storočia, kedy sa hromadili poznatky o funkciách orgánov a ich jednotlivých štruktúrach. Pre nastavenie fyziologického experimentu je najvhodnejšie použiť izolované orgány studenokrvných živočíchov, ktoré si dlhodobo zachovávajú svoje funkcie. Izolované srdce žaby, umyté Ringerovým soľným roztokom, sa teda môže pri izbovej teplote sťahovať na mnoho hodín a reagovať na rôzne vplyvy zmenou charakteru kontrakcie. Pre jednoduchosť prípravy a dôležitosť získaných informácií sa takto izolované orgány využívajú nielen vo fyziológii, ale aj vo farmakológii, toxikológii a iných oblastiach lekárskej vedy. Napríklad preparát izolovaného žabieho srdca (Straubova metóda) sa používa ako štandardizovaný objekt na testovanie biologickej aktivity pri vsádzkovej výrobe niektorých liekov a vývoji nových liekov.

Možnosti akútneho experimentu sú však obmedzené nielen z dôvodu etických problémov spojených so skutočnosťou, že zvieratá sú počas experimentu vystavené bolesti a umierajú, ale aj preto, že štúdia sa často vykonáva v rozpore so systémovými mechanizmami, ktoré regulujú priebehu fyziologických funkcií, alebo v umelých podmienkach – mimo celého organizmu.

chronická skúsenosť bez niektorých z vyššie uvedených nevýhod. V chronickom experimente sa štúdia uskutočňuje na prakticky zdravom zvierati za podmienok minimálneho dopadu naň a pri záchrane jeho života. Pred štúdiou je možné na zvierati vykonať operácie na jeho prípravu na experiment (implantujú sa elektródy, vytvárajú sa fistuly na prístup do dutín a kanálikov orgánov). Pokusy na takýchto zvieratách sa začínajú po zahojení povrchu rany a obnovení narušených funkcií.

Významnou udalosťou vo vývoji fyziologických výskumných metód bolo zavedenie grafického zaznamenávania pozorovaných javov. Nemecký vedec K. Ludwig vynašiel kymograf a ako prvý v akútnom experimente zaregistroval kolísanie (vlnenie) arteriálneho krvného tlaku. V nadväznosti na to boli vyvinuté metódy na zaznamenávanie fyziologických procesov pomocou mechanických prevodov (Engelmannove páky), vzduchových prevodov (Mareyova kapsula), metódy na zaznamenávanie krvnej náplne orgánov a ich objemu (pletyzmograf Mosso). Krivky získané v takýchto registráciách sa zvyčajne nazývajú kymogramy.

Fyziológovia vynašli metódy zberu slín (kapsuly Lashley-Krasnogorsky), ktoré umožnili študovať ich zloženie, dynamiku tvorby a sekrécie a následne jej úlohu pri udržiavaní zdravia ústnych tkanív a vzniku chorôb. Vyvinuté metódy merania tlakovej sily zubov a jej rozloženia v určitých oblastiach povrchu zubov umožnili kvantifikovať silu žuvacích svalov, charakter lícovania žuvacej plochy zubov hornej a dolnej časti zubov. čeľuste.

Širšie možnosti v štúdiu fyziologických funkcií ľudského a zvieracieho organizmu sa objavili po objavení elektrických prúdov v živých tkanivách talianskym fyziológom L. Galvanim.

Registrácia elektrických potenciálov nervových buniek, ich procesov, jednotlivých štruktúr alebo celého mozgu umožnila fyziológom pochopiť niektoré mechanizmy fungovania nervového systému zdravého človeka a ich poruchy pri neurologických ochoreniach. Tieto metódy zostávajú medzi najbežnejšími pri štúdiu funkcií nervového systému v moderných fyziologických laboratóriách a klinikách.

Zaznamenávanie elektrických potenciálov srdcového svalu (elektrokardiografia) umožnilo fyziológom a klinickým lekárom nielen pochopiť a do hĺbky študovať elektrické javy v srdci, ale ich aj aplikovať v praxi na posúdenie práce srdca, včasné odhalenie jeho porúch v r. srdcové choroby a sledovanie účinnosti liečby.

Registrácia elektrických potenciálov kostrových svalov (elektromyografia) umožnila fyziológom študovať mnohé aspekty mechanizmov excitácie a svalovej kontrakcie. Najmä elektromyografia žuvacích svalov pomáha zubným lekárom objektívne posúdiť stav ich funkcie u zdravého človeka a pri rade nervovosvalových ochorení.

Aplikácia stredne silných a trvaní vonkajších elektrických alebo elektromagnetických vplyvov (podnetov) na nervové a svalové tkanivá nespôsobuje poškodenie skúmaných štruktúr. To umožňuje ich úspešné využitie nielen na hodnotenie fyziologických reakcií na vplyvy, ale aj na liečbu (elektrická stimulácia svalov a nervov, transkraniálna magnetická stimulácia mozgu).

Na základe výdobytkov fyziky, chémie, mikroelektroniky, kybernetiky na konci 20. storočia. boli vytvorené podmienky na kvalitatívne zdokonaľovanie metód fyziologického a medicínskeho výskumu. Medzi týmito modernými metódami, ktoré umožnili ešte hlbšie preniknúť do podstaty fyziologických procesov živého organizmu, posúdiť stav jeho funkcií a identifikovať ich zmeny v počiatočných štádiách chorôb, vynikajú metódy vizualizačného výskumu. Ide o ultrazvukové sondovanie srdca a iných orgánov, röntgenovú počítačovú tomografiu, vizualizáciu distribúcie krátkodobých izotopov v tkanivách, magnetickú rezonanciu, pozitrónovú emisiu a ďalšie druhy tomografie.

Pre úspešné využitie fyziologických metód v medicíne boli formulované medzinárodné požiadavky, ktoré bolo potrebné splniť pri vývoji a implementácii fyziologických výskumných metód v praxi. Z týchto požiadaviek sú najdôležitejšie:

• bezpečnosť štúdie, absencia traumy a poškodenia študovaného objektu;
• vysoká citlivosť, rýchlosť snímačov a záznamových zariadení, možnosť synchrónnej registrácie viacerých indikátorov fyziologických funkcií;
• možnosť dlhodobej evidencie študovaných ukazovateľov. To umožňuje odhaliť cyklickosť priebehu fyziologických procesov, určiť parametre cirkadiánnych (cirkadiánnych) rytmov, identifikovať prítomnosť paroxyzmálnych (epizodických) porúch procesov;
• dodržiavanie medzinárodných noriem;
• malé rozmery a hmotnosť zariadení umožňujú vykonávať výskum nielen v nemocnici, ale aj doma, pri práci alebo športe;
• využitie výpočtovej techniky a výdobytkov kybernetiky na zaznamenávanie a analýzu získaných údajov, ako aj na modelovanie fyziologických procesov. Pri použití výpočtovej techniky sa výrazne skráti čas strávený zaznamenávaním údajov a ich matematickým spracovaním a z prijatých signálov je možné extrahovať viac informácií.

Napriek množstvu výhod moderných metód fyziologického výskumu však správnosť stanovenia ukazovateľov fyziologických funkcií do značnej miery závisí od kvality vzdelávania zdravotníckeho personálu, od poznania podstaty fyziologických procesov, vlastností senzorov a princípov obsluha používaných prístrojov, schopnosť pracovať s pacientom, dávať mu pokyny, sledovať priebeh ich implementácie a korigovať úkony pacienta.

Výsledky jednorazových meraní alebo dynamických pozorovaní, ktoré vykonali rôzni zdravotníci u toho istého pacienta, sa nie vždy zhodujú. Preto zostáva problém zvyšovania spoľahlivosti diagnostických postupov a kvality výskumu.

Kvalitu štúdie charakterizuje presnosť, správnosť, konvergencia a reprodukovateľnosť meraní.

Kvantitatívna charakteristika fyziologického ukazovateľa stanovená počas štúdie závisí tak od skutočnej hodnoty parametra tohto ukazovateľa, ako aj od množstva chýb spôsobených zariadením a zdravotníckym personálom. Tieto chyby sú tzv analytická variabilita. Zvyčajne sa vyžaduje, aby analytická variabilita nepresiahla 10 % nameranej hodnoty. Keďže skutočná hodnota ukazovateľa u tej istej osoby sa môže meniť v dôsledku biologických rytmov, poveternostných podmienok a iných faktorov, termín v rámci jednotlivých variácií. Rozdiel v rovnakom ukazovateli u rôznych ľudí sa nazýva interindividuálne variácie. Nazýva sa súčet všetkých chýb a kolísaní parametrov celková variabilita.

funkčný test

Dôležitú úlohu pri získavaní informácií o stave a stupni narušenia fyziologických funkcií majú funkčné testy tzv. Namiesto termínu „funkčný test“ sa často používa „test“. Vykonávanie funkčných skúšok - testovanie. V klinickej praxi sa však výraz „test“ používa častejšie a v trochu rozšírenejšom význame ako „funkčný test“.

funkčný test zahŕňa štúdium fyziologických parametrov v dynamike, pred a po vykonaní určitých účinkov na telo alebo svojvoľných akcií subjektu. Najčastejšie používané funkčné testy s dávkovanou fyzickou aktivitou. Skúšky sa vykonávajú aj vstupnými efektmi, pri ktorých dochádza k zmenám polohy tela v priestore, namáhaniu, zmenám zloženia plynov vdychovaného vzduchu, podávaniu liekov, zahrievaniu, ochladzovaniu, vypitiu určitej dávky zásaditého roztoku. a mnohé ďalšie ukazovatele sú odhalené.

Spoľahlivosť a validita patria medzi najdôležitejšie požiadavky na funkčné testy.

Spoľahlivosť - schopnosť vykonať test s uspokojivou presnosťou stredne kvalifikovaným odborníkom. Vysoká spoľahlivosť je vlastná pomerne jednoduchým testom, ktorých vykonávanie je málo ovplyvnené prostredím. Najspoľahlivejšie testy, ktoré odrážajú stav alebo veľkosť rezerv fyziologických funkcií uznávajú referenčný, štandardný alebo referenčné.

koncepcie platnosť odráža vhodnosť testu alebo metódy na zamýšľaný účel. Ak sa zavedie nový test, potom sa jeho platnosť posúdi porovnaním výsledkov získaných pomocou tohto testu s výsledkami predtým uznávaných referenčných testov. Ak novozavedený test umožňuje vo väčšom počte prípadov nájsť správne odpovede na otázky položené pri testovaní, potom má tento test vysokú validitu.

Použitie funkčných testov výrazne zvyšuje diagnostické možnosti iba vtedy, ak sú tieto testy vykonané správne. Ich adekvátny výber, realizácia a interpretácia vyžadujú od zdravotníckych pracovníkov rozsiahle teoretické znalosti a dostatočné skúsenosti z praktickej práce.

Metódy fyziologického výskumu

Pozorovanie ako metóda fyziologického výskumu. Relatívne pomalý rozvoj experimentálnej fyziológie v priebehu dvoch storočí po pôsobení V. Harveyho sa vysvetľuje nízkou úrovňou produkcie a rozvoja prírodných vied, ako aj nedokonalosťou štúdia fyziologických javov prostredníctvom ich bežného pozorovania. Takáto metodologická technika bola a zostáva príčinou mnohých chýb, pretože experimentátor musí vykonať experiment, vidieť a pamätať si veľa zložitých procesov a javov, čo je náročná úloha. O ťažkostiach, ktoré metóda jednoduchého pozorovania fyziologických javov spôsobuje, výrečne svedčia Harveyho slová: „Rýchlosť pohybu srdca neumožňuje rozlíšiť, ako dochádza k systole a diastole, a preto nemožno vedieť, v akom okamihu a v ktorej časti dochádza k expanzii a kontrakcii. Nevedel som rozlíšiť systolu od diastoly, keďže u mnohých zvierat sa srdce objavuje a mizne v okamihu, rýchlosťou blesku, takže sa mi zdalo raz tu systola a tu - diastola, inokedy - naopak. Všetko je iné a nekonzistentné."

Fyziologické procesy sú skutočne dynamickými javmi. Neustále sa vyvíjajú a menia, takže je možné priamo pozorovať iba 1-2 alebo v lepšom prípade 2-3 procesy. Na ich analýzu je však potrebné zistiť súvislosť týchto javov s inými procesmi, ktoré pri tejto metóde skúmania zostávajú nepovšimnuté. V dôsledku toho je jednoduché pozorovanie fyziologických procesov ako výskumná metóda zdrojom subjektívnych chýb. Pozorovanie zvyčajne umožňuje zistiť iba kvalitatívnu stránku javov a znemožňuje ich kvantitatívne štúdium.

Dôležitým medzníkom vo vývoji experimentálnej fyziológie bol vynález kymografu a zavedenie metódy grafického zaznamenávania krvného tlaku nemeckým vedcom Karlom Ludwigom v roku 1847.

Grafická registrácia fyziologických procesov. Metóda grafickej registrácie znamenala novú etapu vo fyziológii. Umožnil uskutočniť objektívny záznam skúmaného procesu, čím sa minimalizovala možnosť subjektívnych chýb. V tomto prípade by sa experiment a analýza skúmaného javu mohla uskutočniť v dvoch etapách. Pri samotnom experimente bolo úlohou experimentátora získať kvalitné záznamy – krivky – kilogramy. Získané údaje bolo možné analyzovať neskôr, keď už pozornosť experimentátora nebola presmerovaná na experiment. Metóda grafického záznamu umožňovala zaznamenávať súčasne (synchrónne) nie jeden, ale viacero fyziologických procesov.

Pomerne skoro po vynájdení metódy na zaznamenávanie krvného tlaku boli navrhnuté metódy na zaznamenávanie kontrakcie srdca a svalov (Engelman), bola predstavená technika prenosu vzduchom (Mareyova kapsula), ktorá umožnila zaznamenať množstvo fyziologických procesy v tele niekedy v značnej vzdialenosti od objektu: dýchacie pohyby hrudníka a brucha, peristaltika a zmeny tonusu žalúdka, čriev atď. Bola navrhnutá metóda na registráciu zmien cievneho tonusu (Mosso pletyzmografia), objem rôznych vnútorných orgánov - onkometria atď.

Štúdium bioelektrických javov. Mimoriadne dôležitý smer vo vývoji fyziológie bol poznačený objavom „živočíšnej elektriny“. L. Galvani ukázal, že živé tkanivá sú zdrojom elektrických potenciálov, ktoré môžu ovplyvniť nervy a svaly iného organizmu a spôsobiť svalovú kontrakciu. Odvtedy, takmer storočie, jediným ukazovateľom potenciálov generovaných živými tkanivami (bioelektrické potenciály) bol nervovosvalový preparát žaby. Pomohol objaviť potenciály generované srdcom počas jeho činnosti (skúsenosť Kölliker a Müller), ako aj potrebu neustáleho generovania elektrických potenciálov pre neustálu svalovú kontrakciu (skúsenosť Matteucciho „sekundárneho tetanu“). Ukázalo sa, že bioelektrické potenciály nie sú náhodné (vedľajšie) javy v činnosti živých tkanív, ale signály, ktorými sa v organizme prenášajú „príkazy“ v nervovom systéme a z neho do svalov a iných orgánov. Živé tkanivá teda interagujú pomocou „elektrického jazyka“.

Pochopiť tento „jazyk“ bolo možné oveľa neskôr, po vynájdení fyzikálnych zariadení zachytávajúcich bioelektrické potenciály. Jedným z prvých takýchto zariadení bol jednoduchý telefón. Pozoruhodný ruský fyziológ N. E. Vvedenskij pomocou telefónu objavil množstvo najdôležitejších fyziologických vlastností nervov a svalov. Pomocou telefónu bolo možné odpočúvať bioelektrické potenciály, teda skúmať ich pozorovaním. Významným krokom vpred bol vynález techniky na objektívne grafické zaznamenávanie bioelektrických javov. Holandský fyziológ Einthoven vynašiel strunový galvanometer – zariadenie, ktoré umožnilo na fotografickom filme zaregistrovať elektrické potenciály vznikajúce pri činnosti srdca – elektrokardiogram (EKG). U nás bol priekopníkom tejto metódy najväčší fyziológ, žiak I. M. Sechenova a I. P. Pavlova, A. F. Samojlov, ktorý istý čas pracoval v laboratóriu Einthoven v Leidene.

Elektrokardiografia z fyziologických laboratórií veľmi skoro prešla na kliniku ako dokonalá metóda na štúdium stavu srdca a tejto metóde dnes vďačí za život mnoho miliónov pacientov.

Následný pokrok v elektronike umožnil vytvoriť kompaktné elektrokardiografy a metódy telemetrického riadenia, ktoré umožňujú zaznamenávať EKG a iné fyziologické procesy u astronautov na obežnej dráhe blízko Zeme, u športovcov počas súťaží a u pacientov vo vzdialených oblastiach, odkiaľ sa prenášajú informácie. cez telefónne káble do veľkých špecializovaných inštitúcií na komplexnú analýzu.

Objektívna grafická registrácia bioelektrických potenciálov slúžila ako základ pre najdôležitejší úsek našej vedy – elektrofyziológiu. Veľkým krokom vpred bol návrh anglického fyziológa Adriana použiť elektronické zosilňovače na zaznamenávanie bioelektrických javov. V. Ya.Danilevsky a V. V. Pravdich-Neminsky boli prví, ktorí zaregistrovali bioprúdy v mozgu. Túto metódu neskôr zdokonalil nemecký vedec Berger. V súčasnosti je na klinike široko používaná elektroencefalografia, ako aj grafické zaznamenávanie elektrických potenciálov svalov (elektromyografia), nervov a iných excitabilných tkanív a orgánov. To umožnilo vykonať jemné hodnotenie funkčného stavu orgánov a systémov. Pre rozvoj fyziológie mali tieto metódy veľký význam: umožnili rozlúštiť mechanizmy činnosti nervového systému a iných orgánov a tkanív, mechanizmy regulácie fyziologických procesov.

Dôležitým medzníkom vo vývoji elektrofyziológie bol vynález mikroelektród, teda najtenších elektród, ktorých priemer hrotu sa rovná zlomkom mikrónu. Tieto elektródy je možné pomocou mikromanipulátorov vložiť priamo do bunky a intracelulárne zaznamenať bioelektrické potenciály. Mikroelektródová technológia umožnila rozlúštiť mechanizmy generovania biopotenciálov - procesov prebiehajúcich v bunkových membránach. Membrány sú najdôležitejšími formáciami, pretože prostredníctvom nich sa uskutočňujú procesy interakcie buniek v tele a jednotlivých prvkov bunky medzi sebou. Dôležitým odvetvím fyziológie sa stala veda o funkciách biologických membrán - membránológia.

Metódy elektrickej stimulácie orgánov a tkanív. Významným medzníkom vo vývoji fyziológie bolo zavedenie metódy elektrickej stimulácie orgánov a tkanív. Živé orgány a tkanivá sú schopné reagovať na akékoľvek vplyvy: tepelné, mechanické, chemické atď. Elektrická stimulácia je svojou povahou blízka „prirodzenému jazyku“, s ktorým si živé systémy vymieňajú informácie. Zakladateľom tejto metódy bol nemecký fyziológ Dubois-Reymond, ktorý navrhol svoj slávny „sánkový aparát“ (indukčnú cievku) na dávkovanú elektrickú stimuláciu živých tkanív.

V súčasnosti sa na tento účel používajú elektronické stimulátory, ktoré umožňujú získať elektrické impulzy akéhokoľvek tvaru, frekvencie a sily. Elektrická stimulácia sa stala dôležitou metódou na štúdium funkcií orgánov a tkanív. Táto metóda je široko používaná na klinike. Boli vyvinuté návrhy rôznych elektronických stimulátorov, ktoré je možné implantovať do tela. Elektrická stimulácia srdca sa stala spoľahlivým spôsobom obnovenia normálneho rytmu a funkcií tohto životne dôležitého orgánu a vrátila státisíce ľudí do práce. Úspešne sa využíva elektrická stimulácia kostrového svalstva, vyvíjajú sa metódy elektrickej stimulácie mozgových oblastí pomocou implantovaných elektród. Tie sa pomocou špeciálnych stereotaxických zariadení vstrekujú do presne definovaných nervových centier (s presnosťou na zlomky milimetra). Táto metóda, prenesená z fyziológie na kliniku, umožnila vyliečiť tisíce neurologických pacientov a získať veľké množstvo dôležitých údajov o mechanizmoch ľudského mozgu (N. P. Bekhtereva).

Okrem zaznamenávania elektrických potenciálov, teploty, tlaku, mechanických pohybov a iných fyzikálnych procesov, ako aj výsledkov vplyvu týchto procesov na organizmus sa vo fyziológii široko využívajú chemické metódy.

Chemické metódy výskumu vo fyziológii. „Jazyk“ elektrických signálov nie je jediný v tele. Bežná je aj chemická interakcia životných procesov (reťazce chemických procesov prebiehajúcich v živých tkanivách). Preto vznikla oblasť chémie, ktorá tieto procesy študuje – fyziologická chémia. Dnes sa z nej stala samostatná veda – biologická chémia, ktorá odhaľuje molekulárne mechanizmy fyziologických procesov. Fyziológovia v experimentoch vo veľkej miere využívajú metódy, ktoré vznikli na priesečníku chémie, fyziky a biológie, čo už dalo podnet na vznik nových vedných odborov, napríklad biologickej fyziky, ktorá študuje fyzikálnu stránku fyziologických javov.

Fyziológ široko používa rádionuklidové metódy. V modernom fyziologickom výskume sa používajú aj iné metódy požičané z exaktných vied. Poskytujú skutočne neoceniteľné informácie pri kvantitatívnej analýze mechanizmov fyziologických procesov.

Elektrický záznam neelektrických veličín. V súčasnosti sú významné pokroky vo fyziológii spojené s používaním elektronických technológií. Používajú sa snímače - prevodníky rôznych neelektrických javov a veličín (pohyb, tlak, teplota, koncentrácia rôznych látok, iónov a pod.) na elektrické potenciály, ktoré sú následne zosilňované elektrónkovými zosilňovačmi a zaznamenávané osciloskopmi. Bolo vyvinuté obrovské množstvo rôznych typov takýchto záznamových zariadení, ktoré umožňujú zaznamenávať mnohé fyziologické procesy na osciloskope a získané informácie vkladať do počítača. Množstvo zariadení využíva dodatočné účinky na organizmus (ultrazvukové alebo elektromagnetické vlny atď.). V takýchto prípadoch sa zaznamenávajú hodnoty parametrov týchto vplyvov, ktoré menia určité fyziologické funkcie. Výhodou takýchto zariadení je, že snímač-snímač môže byť namontovaný nie na skúmanom orgáne, ale na povrchu tela. Vlny vyžarované prístrojom prenikajú do tela a po odraze skúmaného orgánu ich senzor zaznamená. Tento princíp sa používa napríklad pri ultrazvukových prietokomeroch, ktoré určujú rýchlosť prietoku krvi v cievach; reografy a reopletizmografy registrujú zmeny elektrického odporu tkanív, ktorý závisí od prekrvenia rôznych orgánov a častí tela. Výhodou takýchto metód je možnosť vyšetrenia tela kedykoľvek bez predbežných operácií. Okrem toho takéto štúdie nepoškodzujú ľudí. Na týchto princípoch je založená väčšina moderných metód fyziologického výskumu na klinike. V Rusku bol iniciátorom používania rádioelektronických zariadení na fyziologický výskum akademik VV Parin.

Metóda akútneho experimentu. Za pokrokom vedy stojí nielen rozvoj experimentálnej vedy a výskumných metód. Do značnej miery závisí aj od evolúcie myslenia fyziológov, od rozvoja metodologických a metodických prístupov k štúdiu fyziologických javov. Od začiatku svojho vzniku až do 80. rokov minulého storočia zostala fyziológia analytickou vedou. Rozdelila telo na samostatné orgány a systémy a študovala ich činnosť izolovane. Hlavnou metodologickou technikou analytickej fyziológie boli experimenty na izolovaných orgánoch. Súčasne, aby sa fyziológ dostal k akémukoľvek vnútornému orgánu alebo systému, musel sa zapojiť do vivisekcie (živého rezu). Takéto experimenty sa tiež nazývajú akútne experimenty.

Pokusné zviera priviazali k stroju a vykonali zložitú a bolestivú operáciu. Bola to drina, ale veda nepoznala iný spôsob, ako preniknúť do hĺbky tela. Nejde len o morálnu stránku problému. Ťažké mučenie, neznesiteľné utrpenie, ktorému bolo zviera vystavené, hrubo porušili normálny priebeh fyziologických javov a neumožnili pochopiť podstatu procesov, ktoré sa vyskytujú v tele v prirodzených podmienkach, v norme. Výrazne nepomohlo a použitie anestézie, ako aj iných metód anestézie. Fixácia zvieraťa, vystavenie omamným látkam, operácia, krvná strata - to všetko úplne zmenilo a narušilo normálne fungovanie tela. Vytvoril sa začarovaný kruh. Aby bolo možné preskúmať ten alebo ten proces alebo funkciu orgánu alebo systému, bolo potrebné preniknúť do hĺbky organizmu a samotný pokus o takýto prienik narušil normálny priebeh fyziologických procesov, na štúdium ktorých experiment bola vykonaná. Štúdium izolovaných orgánov navyše neposkytlo predstavu o ich skutočnej funkcii v podmienkach holistického, nepoškodeného organizmu.

Metóda chronického experimentu. Najväčšou zásluhou ruskej vedy v dejinách fyziológie bolo, že jeden z jej najtalentovanejších a najbrilantnejších predstaviteľov, IP Pavlov, dokázal nájsť cestu z tejto slepej uličky. IP Pavlov si bol bolestne vedomý nedostatkov analytickej fyziológie a akútneho experimentu. Našiel spôsob, ako nahliadnuť do hlbín tela bez narušenia jeho celistvosti. Išlo o metódu chronického experimentu, realizovaného na báze „fyziologickej chirurgie“.

Na anestetizovanom zvierati za sterilných podmienok bola predbežne vykonaná zložitá operácia umožňujúca prístup k jednému alebo druhému vnútornému orgánu, bolo urobené „okno“ do dutého orgánu, implantovaná fistulová trubica alebo vyvedený žľazový kanálik a zašitý. koža. Samotný experiment sa začal o mnoho dní neskôr, keď sa rana zahojila, zviera sa zotavilo a z hľadiska charakteru priebehu fyziologických procesov sa prakticky nelíšilo od bežného, ​​zdravého. Vďaka zavedenej fistule bolo možné dlhodobo študovať priebeh určitých fyziologických procesov v prirodzených podmienkach správania.

Fyziológia je veda, ktorá študuje mechanizmy fungovania organizmu vo vzťahu k životnému prostrediu (ide o vedu o živote organizmu), fyziológia je experimentálna veda a hlavné metódy fyziologickej vedy sú experimentálne metódy. Fyziológia ako veda však vznikla v rámci lekárskej vedy ešte pred naším letopočtom v starovekom Grécku na Hippokratovej škole, keď hlavnou výskumnou metódou bola metóda pozorovania. Fyziológia vznikla ako samostatná veda v 15. storočí vďaka výskumu Harveyho a mnohých ďalších prírodných vedcov a od konca 15. do začiatku 16. storočia bola hlavnou metódou v oblasti fyziológie metóda experimentu. I.N. Sechenov a I.P. Pavlov významne prispel k rozvoju metodológie v oblasti fyziológie, najmä vo vývoji chronického experimentu.

Literatúra:

1. Fyziológia človeka. Kositsky

2. Korbkov. normálna fyziológia.

3. Zimkin. Fyziológia človeka.

4. Human Physiology, ed. Pokrovsky V.N., 1998

5. Fyziológia HND. Kogan.

6. Fyziológia človeka a zvierat. Kogan. 2 t.

7. Ed. Tkačenko P.I. Fyziológia človeka. 3 t.

8. Ed. Nozdrochev. Fyziológia. Všeobecný kurz. 2 t.

9. Ed. Kurajev. 3 v. Preložená učebnica? ľudská fyziológia.

Metóda pozorovania- najstarší, vznikol v roku Dr. Grécko, bol dobre rozvinutý v Egypte, na Dr. Východ, Tibet, Čína. Podstata tejto metódy spočíva v dlhodobom pozorovaní zmien funkcií a stavov tela, fixovaní týchto pozorovaní a pokiaľ je to možné, porovnávaní vizuálnych pozorovaní so zmenami na tele po otvorení. V Egypte sa počas mumifikácie otvárali mŕtvoly, pozorovania kňaza pacienta: zmeny na koži, hĺbka a frekvencia dýchania, povaha a intenzita výtoku z nosa, úst, ako aj objem a farba moču na papyrus sa zaznamenávala jeho priehľadnosť, množstvo a povaha vylučovaného trusu, jeho farba, pulzová frekvencia a ďalšie ukazovatele, ktoré sa porovnávali so zmenami vo vnútorných orgánoch. Teda už zmenou výkalmi, telom vylučovaným močom, spútom atď. bolo možné posúdiť porušenie funkcií jedného alebo druhého orgánu, napríklad ak sú výkaly biele, je dovolené predpokladať porušenie funkcií pečene, ak sú výkaly čierne alebo tmavé, potom je to možné predpokladať žalúdočné alebo črevné krvácanie. Ako dodatočné kritérium slúžili zmeny farby a turgoru kože, opuch kože, jej charakter, farba skléry, potenie, chvenie atď.

Hippokrates pripisoval povahu správania pozorovaným znakom. Vďaka svojim starostlivým pozorovaniam sformuloval doktrínu temperamentu, podľa ktorej sa celé ľudstvo delí na 4 typy podľa charakteristík správania: cholerik, sangvinik, flegmatik, melancholik, no Hippokrates sa mýlil vo fyziologickom odôvodnení typov. . Každý typ bol založený na pomere hlavných telesných tekutín: sangvi - krv, hlien - tkanivový mok, cholea - žlč, melancholea - čierna žlč. Vedecké teoretické zdôvodnenie temperamentov podal Pavlov ako výsledok zdĺhavých experimentálnych štúdií a ukázalo sa, že temperament nie je založený na pomere tekutín, ale na pomere nervových procesov excitácie a inhibície, stupni ich závažnosti a prevaha jedného procesu nad druhým, ako aj rýchlosť zmeny jedného procesu inými.

Metóda pozorovania je vo fyziológii (najmä v psychofyziológii) široko používaná a v súčasnosti sa metóda pozorovania kombinuje s metódou chronického experimentu.

Experimentálna metóda. Fyziologický experiment je na rozdiel od jednoduchého pozorovania cieľavedomý zásah do bežného podávania organizmu, určený na objasnenie podstaty a vlastností jeho funkcií, ich vzťahov s inými funkciami a s faktormi prostredia. Zákrok si často vyžaduje aj chirurgickú prípravu zvieraťa, ktoré môže nosiť: 1) akútne (vivisekcia, od slova vivo - živý, sekcia - secu, t.j. secu pre živého), 2) chronické (experimentálno-chirurgické) formy.

V tomto ohľade je experiment rozdelený na 2 typy: akútny (vivisekcia) a chronický. Fyziologický experiment vám umožňuje odpovedať na otázky: čo sa deje v tele a ako sa to deje.

Vivisekcia je forma experimentu vykonávaná na imobilizovanom zvierati. Prvýkrát sa vivisekcia začala používať v stredoveku, ale do fyziologickej vedy sa začala široko zavádzať v renesancii (XV-XVII storočia). Anestézia v tom čase nebola známa a zviera bolo pevne fixované 4 končatinami, pričom prežívalo muky a vydávalo srdcervúce výkriky. Experimenty sa uskutočňovali v špeciálnych miestnostiach, ktoré ľudia nazývali „diabolské“. To bol dôvod vzniku filozofických skupín a prúdov. Animalizmus (trendy, presadzovanie humánneho postoja k zvieratám a presadzovanie ukončenia týrania zvierat, v súčasnosti sa presadzuje animalizmus), vitalizmus (obhajoba, aby sa experimenty nerobili na zvieratách bez anestézie a dobrovoľníkov), mechanizmus (správne identifikovaný vyskytujúce sa u živočícha s procesmi v neživej prírode, významným predstaviteľom mechanizmu bol francúzsky fyzik, mechanik a fyziológ René Descartes), antropocentrizmus.

Počnúc 19. storočím sa v akútnych experimentoch začala používať anestézia. To viedlo k porušeniu regulačných procesov zo strany vyšších procesov centrálneho nervového systému, v dôsledku čoho je narušená integrita reakcie tela a jeho spojenie s vonkajším prostredím. Takéto použitie anestézie a chirurgického obťažovania počas vivisekcie zavádza do akútneho experimentu nekontrolované parametre, ktoré je ťažké vziať do úvahy a predvídať. Akútny experiment, ako každá experimentálna metóda, má svoje výhody: 1) vivisekcia - jedna z analytických metód, ktorá umožňuje simulovať rôzne situácie, 2) vivisekcia umožňuje získať výsledky v relatívne krátkom čase; a nevýhody: 1) pri akútnom experimente je pri použití anestézie vypnuté vedomie a tým je narušená integrita reakcie organizmu, 2) spojenie tela s okolím je narušené v prípade anestézie, 3) v absenciou anestézie dochádza k nedostatočnému uvoľňovaniu stresových hormónov a endogénnych (produkovaných v organizme) morfínu podobných látok endorfínov, ktoré majú analgetický účinok.

To všetko prispelo k rozvoju chronického experimentu – dlhodobého pozorovania po akútnom zásahu a obnovení vzťahov s okolím. Výhody chronického experimentu: telo je čo najbližšie k podmienkam intenzívnej existencie. Niektorí fyziológovia pripisujú nedostatky chronického experimentu tomu, že výsledky sa získavajú za pomerne dlhý čas.

Chronický experiment ako prvý vyvinul ruský fyziológ I.P. Pavlova a od konca 18. storočia sa široko používa vo fyziologickom výskume. V chronickom experimente sa používa množstvo metodických techník a prístupov.

Metóda vyvinutá Pavlovom je metóda nanášania fistúl na duté orgány a na orgány, ktoré majú vylučovacie kanály. Predchodcom fistulovej metódy bol Basov, avšak pri aplikovaní fistuly jeho metódou obsah žalúdka spadol do skúmavky spolu s tráviacimi šťavami, čo sťažovalo štúdium zloženia žalúdočnej šťavy, štádia trávenie, rýchlosť procesov trávenia a kvalita separovanej žalúdočnej šťavy pre rôzne zloženie potravy.

Fistuly môžu byť superponované na žalúdku, vývodoch slinných žliaz, črevách, pažeráku atď. Rozdiel medzi Pavlovovou a Basovovou fistulou je v tom, že Pavlov aplikoval fistulu na „malú komoru“, ktorá bola umelo vytvorená chirurgicky a zachovaná tráviaca a humorálna regulácia. To Pavlovovi umožnilo odhaliť nielen kvalitatívne a kvantitatívne zloženie žalúdočnej šťavy na príjem potravy, ale aj mechanizmy nervovej a humorálnej regulácie trávenia v žalúdku. Okrem toho to Pavlovovi umožnilo identifikovať 3 fázy trávenia:

1) podmienený reflex - s ním sa uvoľňuje chutná alebo "zapaľovacia" žalúdočná šťava;

2) bezpodmienečná reflexná fáza - žalúdočná šťava sa vylučuje na prichádzajúcu potravu bez ohľadu na jej kvalitatívne zloženie, pretože. v žalúdku sú nielen chemoreceptory, ale aj nechemoreceptory, ktoré reagujú na množstvo potravy,

3) črevná fáza – po vstupe potravy do čriev sa zlepší trávenie.

Za prácu v oblasti trávenia bol Pavlov ocenený Nobelovou cenou.

Heterogénne neurovaskulárne alebo neuromuskulárne anasthenózy. Ide o zmenu efektorového orgánu pri geneticky podmienenej nervovej regulácii funkcií. Uskutočnenie takýchto anasthenóz odhaľuje neprítomnosť alebo prítomnosť plasticity neurónov alebo nervových centier pri regulácii funkcií, t.j. či ischiatický nerv so zvyškom chrbtice dokáže ovládať dýchacie svaly.

Pri neurovaskulárnych anasténózach sú efektorovými orgánmi krvné cievy a teda v nich umiestnené chemo- a baroreceptory. Anastenózy sa môžu vykonávať nielen u jedného zvieraťa, ale aj u rôznych zvierat. Napríklad, ak sa neurovaskulárna anastenóza vykonáva u dvoch psov na karotídovej zóne (rozvetvenie oblúka krčnej tepny), potom je možné identifikovať úlohu rôznych častí centrálneho nervového systému v regulácii dýchania, krvotvorby, krvotvorby, krvných zrazenín, cievnej mozgovej príhody. a cievny tonus. Súčasne sa u spodného psa mení režim vdychovaného vzduchu a u iného je vidieť reguláciu.

Transplantácia rôznych orgánov. Replantácia a odstránenie orgánov alebo rôznych častí mozgu (exstirpácia). V dôsledku odobratia orgánu vzniká hypofunkcia konkrétnej žľazy, následkom opätovnej výsadby situácia hyperfunkcie alebo nadbytku hormónov konkrétnej žľazy.

Exstirpácia rôznych častí mozgu a koronárneho mozgu odhalí funkcie týchto oddelení. Napríklad pri odstránení mozočku sa odhalila jeho účasť na regulácii pohybu, na udržiavaní držania tela a statokinetických reflexoch.

Odstránenie rôznych častí mozgovej kôry umožnilo Brodmanovi zmapovať mozog. Kôru rozdelil na 52 polí podľa funkčných položiek.

Spôsob transekcie miechy. Umožňuje identifikovať funkčný význam každého oddelenia centrálneho nervového systému pri regulácii somatických a viscerálnych funkcií tela, ako aj pri regulácii správania.

Implantácia elektrónov do rôznych častí mozgu. Umožňuje identifikovať aktivitu a funkčný význam konkrétnej nervovej štruktúry pri regulácii telesných funkcií (motorické funkcie, viscerálne funkcie a mentálne). Elektródy implantované do mozgu sú vyrobené z inertných materiálov (to znamená, že musia byť omamné): platina, striebro, paládium. Elektródy umožňujú nielen odhaliť funkciu tej či onej oblasti, ale naopak, zaregistrovať, v ktorej časti mozgu vzhľad spôsobuje potenciál (BT) ako odpoveď na určité funkčné funkcie. Mikroelektródová technológia dáva človeku možnosť študovať fyziologické základy psychiky a správania.

Implantácia kanyly (mikro). Perfúzia je prechod roztokov rôzneho chemického zloženia našou zložkou alebo prítomnosťou metabolitov v nej (glukóza, PVC, kyselina mliečna) alebo obsahom biologicky aktívnych látok (hormóny, neurohormóny, endorfíny, enkefamíny a pod.). Kanyla vám umožňuje vstrekovať roztoky s rôznym obsahom do určitej oblasti mozgu a pozorovať zmeny funkčnej aktivity na strane motorického aparátu, vnútorných orgánov alebo správania, psychickej aktivity.

Mikroelektródová technológia a konjugácia sa využíva nielen u zvierat, ale aj u ľudí pri operáciách mozgu. Vo väčšine prípadov sa to robí na diagnostické účely.

Zavedenie označených atómov a následné pozorovanie na pozitrónovom emisnom tomografe (PET). Najčastejšie sa podáva auroglukóza značená zlatom (zlato + glukóza). Podľa Greenovho obrazného vyjadrenia je ATP univerzálnym donorom energie vo všetkých živých systémoch a pri syntéze a resyntéze ATP je hlavným energetickým substrátom glukóza (resyntéza ATP môže nastať aj z kreatínfosfátu). Preto sa množstvo spotrebovanej glukózy používa na posúdenie funkčnej aktivity určitej časti mozgu, jej syntetickej aktivity.

Glukóza je spotrebovaná bunkami, zatiaľ čo zlato nie je využité a hromadí sa v tejto oblasti. Podľa multiaktívneho zlata sa jeho množstvo posudzuje podľa syntetickej a funkčnej aktivity.

stereotaktické metódy. Ide o metódy, pri ktorých sa vykonávajú chirurgické operácie na implantáciu elektród do určitej oblasti mozgu v súlade so stereotaxickou matricou mozgu, po ktorej nasleduje záznam priradených rýchlych a pomalých biopotenciálov, so záznamom evokovaných potenciálov, ako aj záznam EEG, myogramy.

Pri stanovovaní nových cieľov a zámerov možno jedno a to isté zviera využiť na dlhodobé pozorovanie, zmenu umiestnenia mikroelementov alebo prekrvenie rôznych oblastí mozgu či orgánov rôznymi roztokmi obsahujúcimi nielen biologicky aktívne látky, ale aj metatolity. energetické substráty (glukóza, kreotínfosfát, ATP).

biochemické metódy. Ide o veľkú skupinu metód, ktorými sa v cirkulujúcich tekutinách, tkanivách a niekedy aj orgánoch stanovuje hladina katiónov, aniónov, neionizovaných prvkov (makro a mikroelementy), energetických látok, enzýmov, biologicky aktívnych látok (hormóny atď.). . Tieto metódy sa aplikujú buď in vivo (v inkubátoroch) alebo v tkanivách, ktoré naďalej vylučujú a syntetizujú produkované látky do inkubačného média.

Biochemické metódy umožňujú hodnotiť funkčnú aktivitu konkrétneho orgánu alebo jeho časti a niekedy aj celého orgánového systému. Napríklad hladina 11-OCS sa môže použiť na posúdenie funkčnej aktivity fascikulárnej zóny kôry nadobličiek, ale hladina 11-OCS sa môže použiť aj na posúdenie funkčnej aktivity systému hypotalamus-hypofýza-nadobličky . Vo všeobecnosti, keďže 11-OCS je konečným produktom periférneho spojenia kôry nadobličiek.

Metódy štúdia fyziológie HND. Duševná práca mozgu zostala dlho nedostupná pre prírodné vedy vo všeobecnosti a najmä pre fyziológiu. Hlavne preto, že sa posudzovalo podľa vnemov a dojmov, t.j. pomocou subjektívnych metód. Úspech v tejto oblasti poznania bol určený, keď sa mentálna aktivita (GNA) začala posudzovať pomocou objektívnej metódy podmienených reflexov rôznej zložitosti vývoja. Na začiatku 20. storočia Pavlov vyvinul a navrhol metódu rozvoja podmienených reflexov. Na základe tejto techniky sú možné ďalšie metódy na štúdium vlastností HND a lokalizácie procesov HND v mozgu. Zo všetkých techník sa najčastejšie používajú tieto:

Testovanie možnosti vytvorenia rôznych foriem podmienených reflexov (výška tónu, farba atď.), čo nám umožňuje posúdiť podmienky primárneho vnímania. Porovnanie týchto hraníc u zvierat rôznych druhov umožňuje odhaliť smer, ktorým sa uberal vývoj zmyslových systémov GNA.

Ontogenetické štúdium podmienených reflexov. Komplexné správanie zvierat rôzneho veku, keď sa študuje, umožňuje zistiť, čo je v tomto správaní vrodené a čo je získané. Napríklad Pavlov vzal šteniatka z rovnakého vrhu a niektoré kŕmil mäsom a iné mliekom. Po dosiahnutí dospelosti sa u nich vyvinuli podmienené reflexy a ukázalo sa, že u tých psov, ktorí dostávali mlieko od detstva, sa podmienené reflexy vyvinuli na mlieko a u tých psov, ktorí boli od detstva kŕmení mäsom, sa podmienené reflexy ľahko vyvinuli na mäso. . Psy teda nemajú striktne preferovaný druh mäsožravej potravy, hlavné je, aby bola kompletná.

Fylogenetické štúdium podmienených reflexov. Porovnaním vlastností podmienenej reflexnej aktivity živočíchov rôznych úrovní vývoja možno posúdiť, akým smerom sa uberá vývoj HND. Napríklad sa ukázalo, že rýchlosť tvorby podmienených reflexov prudko z bezstavovcov a stavovcov sa v priebehu histórie vývoja stavovcov pomerne jemne mení a náhle dosahuje schopnosť človeka okamžite spájať zhodné udalosti (imprinting), imprinting je tiež charakteristické pre chovné vtáky (káčatká vyliahnuté z vajec môžu sledovať akýkoľvek predmet: kura, osobu, dokonca aj pohyblivú hračku. GNA (u hmyzu je nervový systém nebunkového typu, u koelenterátov - retikulárneho typu, u stavovcov - tubulárneho typu, u vtákov sa objavujú guľové gangliá, niektoré spôsobujú vysoký rozvoj podmienenej reflexnej aktivity. U ľudí , mozgová kôra je dobre vyvinutá, čo spôsobuje skok.

Ekologická štúdia podmienených reflexov. Akčný potenciál vznikajúci v nervových bunkách podieľajúcich sa na tvorbe reflexných spojení umožňuje identifikovať hlavné väzby podmieneného reflexu.

Zvlášť dôležité je, že bioelektronické indikátory umožňujú pozorovať tvorbu podmieneného reflexu v štruktúrach mozgu ešte skôr, ako sa objaví v motorických alebo vegetatívnych (viscerálnych) reflexoch tela. Priama stimulácia nervových štruktúr mozgu umožňuje zostaviť modelové experimenty na vytváranie nervových spojení medzi umelými ložiskami vzruchu. Je tiež možné priamo určiť, ako sa počas podmieneného reflexu mení excitabilita nervových štruktúr, ktoré sa na ňom podieľajú.

Farmakologické pôsobenie pri tvorbe alebo zmene podmienených reflexov. Zavedením určitých látok do mozgu je možné určiť, aký vplyv majú na rýchlosť a silu tvorby podmienených reflexov, na schopnosť prerobiť podmienený reflex, čo umožňuje posúdiť funkčnú pohyblivosť centrálneho nervový systém, ako aj funkčný stav kortikálnych neurónov a ich výkonnosť. Napríklad sa zistilo, že kofeín zabezpečuje tvorbu podmienených reflexov, keď sú nervové bunky vysoko účinné a keď je ich výkonnosť nízka, dokonca aj malá dávka kofeínu robí excitáciu pre nervové bunky neznesiteľnou.

Vytvorenie experimentálnej patológie podmienenej reflexnej aktivity. Napríklad chirurgické odstránenie spánkových lalokov mozgovej kôry vedie k duševnej hluchote. Metóda exstirpácie odhaľuje funkčný význam oblastí kôry, subkortexu a mozgového kmeňa. Rovnakým spôsobom sa určí lokalizácia kortikálnych koncov analyzátorov.

Modelovanie procesov podmienenej reflexnej aktivity. Pavlov zaujal aj matematikov, aby pomocou vzorca vyjadrili kvantitatívnu závislosť vzniku podmieneného reflexu od frekvencie jeho posilňovania. Ukázalo sa, že u väčšiny zdravých zvierat, vrátane ľudí, sa u zdravých ľudí po 5 posilňovaní nepodmieneným podnetom vyvinul podmienený reflex. To je dôležité najmä v chove služobných psov a v cirkuse.

Porovnanie psychologických a fyziologických prejavov podmieneného reflexu. Podporujte dobrovoľnú pozornosť, let, efektivitu učenia.

Porovnanie psychologických a fyziologických prejavov s bioelementmi a morfologických s biokinetickými: produkcia pamäťových proteínov (S-100) alebo oblastí biologicky aktívnych látok pri tvorbe podmienených reflexov. Je dokázané, že ak sa zavedie vazoprocesia, rýchlejšie sa vyvinú podmienené reflexy (vazotlak je neurohormón produkovaný v hypotalame). Morfologické zmeny v štruktúre neurónu: obnažený neurón pri narodení a s denuritmi u dospelého.

Laboratórium č. 1

Predmet: Metódy exstirpácie a opätovnej výsadby

Cieľ: Oboznámenie sa s metódami exstirpácie a replantácie prištítnych teliesok. Modelovanie hypo- a hyperparatyreózy.

Vybavenie: laboratórne zvieratá (5 potkanov), elektrokoagulátor, pinzeta, nožnice, skalpel, jód, ihly na zošívanie kože, šijací materiál, operačný stôl, anestetický éter, lievik.

Pokrok

Práca 1. Modelovanie nedostatku parathormónu u potkanov.

Deficit parathormónov vzniká odstránením oboch prištítnych teliesok pomocou vysokofrekvenčného elektrochirurgického prístroja EH-30. Princíp činnosti prístroja je nasledovný: v dôsledku vysokofrekvenčného prúdu sa tkanivá rýchlo zahrievajú a obsah buniek sa odparuje. Prístroj pracuje v 2 režimoch: "rezanie" a "koagulácia". Odstránenie žliaz nastáva v režime koagulácie tenkou elektródou, d sa približne rovná veľkosti PTG. Na koaguláciu žliaz postačuje kontakt 1-1,5 s. V režime rezania môžu byť žľazy vysunuté. Výhody koagulácie v porovnaní s extiláciou PTG spočívajú v tom, že je vylúčená strata krvi a nie je poškodené tkanivo štítnej žľazy. Pooperačné obdobie 2 týždne.

Práca 2. Modelovanie nadbytku parathormónov u potkanov.

Na simuláciu hyperparatyreózy bola použitá metóda PTG transplantácie. Podstata metódy spočíva v transplantácii 3 párov PTG od 3 darcovských potkanov pod kožu na krku potkanom. Darcovské potkany by mali mať približne rovnakú hmotnosť ako príjemca potkanov.

Darcovia pod éterovou anestézou urobia kožný rez v oblasti prednej hustoty krku s dĺžkou 2-3 cm, preto sa svaly tupým spôsobom roztlačia a sprístupnia PTG. V tomto stave sa darcovská krysa umiestni pod lievik a pokračuje v éterovej anestézii. Pred operáciou bolo zviera príjemcu fixované na chrbte na chirurgickom stole, rovnako ako u darcovských potkanov bol urobený kožný rez dlhý 2–3 cm v oblasti prednej hustoty krku. Potom? Skalpelom bolo urobených 6 plytkých rezov v podkoží, ktoré slúžili ako druh buniek pre transplantované PTG. Potom sa PTG rýchlo odrezali od 3 darcovských potkanov a umiestnili sa do pripravených rezov u prijímajúceho potkana. Kožný rez príjemcu bol zošitý chirurgickým hodvábom a ošetrený jódom. V nasledujúcich dňoch bola operačná rana revidovaná. Úplné zahojenie rany sa pozorovalo po 7-8 dňoch. Transplantované PTG sa dobre zakorenia. Tento model ods. hormóny vám umožňuje zabezpečiť nepretržité zvýšenie jeho hladiny v krvi v dôsledku prirodzenej pary. hormón.

Zadanie na samostatnú prácu.

Sledujte stav operovaných zvierat až do úplného zahojenia rany a ich opätovného zaradenia do experimentu.

Po 2 týždňoch stanovte hladinu celkového vápnika u operovaných zvierat, čo nepriamo poukazuje na funkčnú aktivitu PTG a c-buniek štítnej žľazy, ako aj hladinu 11-OKS, ktorá sa mení jednak v reakcii na stres chirurgická expozícia a ako odpoveď na poruchu funkcie PTG (presnejšie na narušenie homeostázy vápnika).

Laboratórium č. 2

Práca 1. Obojstranná ooforektómia.

Na štúdium elektrogénov v adaptačnej aktivite tela boli samice potkanov podrobené bilaterálnej ooforektómii. Operácia sa vykonáva v súlade s odporúčaniami uvedenými v Bunokovej príručke z roku 1968.

Zvieratá boli anestetizované éterom a fixované na operačnom stole v polohe na chrbte. Vlna na bruchu od hrudnej kosti po lonovú oblasť bola odrezaná a koža bola ošetrená alkoholom. Skalpelom sa opatrne, aby sa nepoškodili črevá, urobil pozdĺžny rez 4-5 cm dlhý pozdĺž škodlivej línie brucha. Nájdením pravého alebo ľavého rohu maternice, skúmaním ďalej pozdĺž vajcovodu, nájdeme vaječník. Prepichneme ligatúru na hornej časti vajcovodu a väzivo podopierajúce vaječník, potom sa čelo prestrihne nožnicami. Druhý vaječník bol odstránený rovnakým spôsobom. Potom boli svaly a koniec zošité a sutúra bola ošetrená 5% jódovou tinktúrou.

Po operácii boli zvieratá umiestnené do čistej klietky, počas prvých 4-5 dní bola rana denne ošetrovaná dezinfekčnými prostriedkami. K hojeniu rán došlo za 8-10 dní.

Práca 1. Jednostranná adrenalektómia.

Na simuláciu nedostatku endogénneho glukokortikoidu u zvierat podrobených AE (adrenalektómia).

Chirurgické odstránenie jednej nadobličky sa uskutočnilo podľa metódy uvedenej v príručke Kabak Ya.M. Operácia sa uskutočnila v éterovej anestézii. Potkan bol fixovaný na operačnom stole v polohe na bruchu. Naľavo od chrbtice boli odrezané vlasy a chirurgické pole bolo ošetrené jódom. Rez kože a svalov bol urobený vo vzdialenosti 1 cm naľavo od chrbtice, ustupujúc 1,5 cm smerom nadol od rebrového oblúka. Ďalej bol pomocou háčikov rozšírený malý svalový rez. Nadoblička spolu s okolitým tukovým tkanivom a povrazcom spojivového tkaniva bola zachytená anatomickými kliešťami a odstránená. Operačná rana bola zošitá po vrstvách.

V pooperačnom období bola každá rana denne ošetrovaná antiseptickými prostriedkami. K uzdraveniu došlo po 5-7 dňoch.

Záver: Ovario- a adrenalektómia súčasne viedli k prudkému zníženiu adaptačných schopností zvierat v dôsledku hormonálnej nerovnováhy (hypofunkcia nadobličiek viedla k hypokarticizmu a hypoestrogénii) a úhynu na 9. deň po operácii.

Laboratórium č. 3

Predmet: Spôsoby podávania farmaceutických prípravkov laboratórnym zvieratám. testovacích metód.

Cieľ: Oboznámte sa s metódami a metódami podávania liečiv a rôznych druhov perorálnych a parenterálnych dávok laboratórnym zvieratám.

Vybavenie: striekačky na perorálne, intramuskulárne a perenterálne podanie, liečivé látky alebo vodná záťaž, 2 lieviky s uzáverom, 2 skúmavky na odber moču (pokojové), 2 plienky, roztok petuitrínu (obsahuje antidiuretický hormón - vadopresín), fyziologický roztok, destilovaná voda.

Pokrok

Práca 1. Vplyv vody a hypersomatického zaťaženia na diurézu. Účinok antidiuretického hormónu na diurézu.

Odvážte potkany a zaznamenajte telesnú hmotnosť. Potom poskytnite potkanom vodnú dávku perorálnym podaním. Za týmto účelom zaveste potkana na statív „mäkko“, zaviňte ho, natiahnite teplú vodu (37 ° C) do injekčnej striekačky pripojenej k sonde rýchlosťou 5% telesnej hmotnosti. Držiac potkana vo zvislej polohe, vložte sondu do úst a opatrne ju posúvajte do žalúdka, kým sa nezastaví, a potom sa voda postupne vytlačí zo striekačky. Potom sa jednému potkanovi injekčne podá petuitrín v množstve 20 ml na 100 g telesnej hmotnosti. Potom sa obe krysy umiestnia do lievikov a moč sa zbiera počas 1 hodiny. Petuitrín sa podáva intramuskulárne. Za týmto účelom vezmú kortsngom kožu hlavy a jednou rukou držia kortsang aj chvost potkana, pričom sa snažia zabezpečiť, aby sa potkan dotkol povrchu stola všetkými 4 labkami a jeho rozmermi. zodpovedajú fyziologickým rozmerom. Druhou rukou sa vstrekne do stehna (svalov), pričom sa zadná noha drží spolu s chvostom.

Záver: Bez petuitrínu: 1,2 ml, s petuitrínom 0,7 ml, t.j. Petuitrín podporuje zadržiavanie vody v tele.

Spôsob parenterálneho podávania. Používa sa vtedy, keď sa podané látky musia čo najskôr dostať do celkového obehu a v prípade, keď objem podaných liekov presahuje dávky povolené na intramuskulárne podanie. Pri parenterálnom podaní môže objem dosiahnuť 5 cm3. Parenterálne je výhodné podávať olejové roztoky liečivých látok.

Pri parenterálnom spôsobe podania je zviera držané hlavou nadol, zvieraťu by sa nemalo dovoliť, aby sa prudko pohybovalo v ohnutej polohe. Na tento účel je zviera upevnené korzangom za hlavou a rukami za chvostom. Pomocou anatomickej pinzety alebo malej Kocherovej svorky sa stiahne brušná stena, pričom brušné orgány idú dole, potom prepichnem brušnú stenu, fixujem 2 vpichy: 1 cez kožu, 2 cez svalovú stenu pobrušnice. Potom sa liek vstrekne do brušnej dutiny. Dôkazom správneho podania lieku do dutiny brušnej je absencia komplikácií v dutine brušnej a aktívny stav zvieraťa po injekcii za predpokladu podávania omamných látok. Jednou punkciou bude zavedenie subkutánne.

Laboratórium č. 4

Predmet: Metódy biologického testovania.

Cieľ: Oboznámiť sa s metódami biologického testovania funkčnej aktivity systému hypotalamus-hypofýza-nadobličky.

Vybavenie: hypofýza príjemcu potkana, hypotalamus potkana príjemcu, potkaní darca, činidlá potrebné na prípravu extraktu hypofýzy a hypotalamu, kliešte, Kocherova svorka, intravenózna striekačka, nožnice, heparín, skúmavky na odber krvi, stojan, torzné váhy, vodný kúpeľ, teplomer, éter na anestézia.

Pokrok

Práca 1. Stanovenie obsahu kortikotropínu v hypofýze.

Perspektíva metódy spočíva v stanovení zvýšenia objemu 11-OCS v krvnej plazme príjemcov potkanov. Po podaní testovaných extraktov z hypofýzy im. Na stanovenie obsahu kortikotrpínu sa predbežne vytvorí oscilačná krivka.

Technika stanovenia: hypofýza bola odvážená na torzných váhach a umiestnená do škatule s bezvodým acetónom na 10 dní. Hypofýza sa potom odvážila a dôkladne rozotrela v 100 ml ľadovej kyseliny octovej. Tyčinka sa opláchla rovnakým množstvom kyseliny octovej. Potom sa pohár umiestnil do vodného kúpeľa a odparoval sa pri t 70 asi C počas 30 minút. Výsledný extrakt sa zriedil v 2 ml bidestilátu a zneutralizoval 1 molárnym NaHC03, potom sa zriedil na požadovanú hmotnosť Krebs-Ringerovým roztokom obsahujúcim hydrogénuhličitan a glukózu. Pri riedení hypofýzových extraktov sa vzalo do úvahy, že 100 μg acetonovaného prášku by sa malo podať jednému potkanovi.

Biologické testovanie na stanovenie obsahu kortikotropínu v hypofýze sa výhodne uskutočňuje na samcoch potkanov. Deň pred experimentom bol potkanom subkutánne injikovaný prednizón v dávke 6 mg na 100 g telesnej hmotnosti. Indikovaná dávka kortikosteroidu na princípe spätnej väzby blokuje hypofýzno-nadobličkový systém príjemcov potkanov a zastavuje endogénnu sekréciu kortikotropínu. O deň neskôr sa stanoví hladina 11-OCS v krvnej plazme u potkanov. Požadované množstvo hypofyzárneho extraktu bolo podané intravenózne a hladina 11-OCS bola znovu stanovená 1 hodinu po podaní testovaných hypofýzových extraktov príjemcom potkanov. Pomocou krivky "logaritmu efektu dole" sa stanovil obsah kortikotropínu v hypofýze experimentálneho potkana v mede/100 mgm tkanive.

Laboratórium č. 5

Predmet: Biochemické metódy vo fyziológii.

Lekcia 1. Stanovenie 11-OCS v krvnej plazme.

Cieľ: na stanovenie zmeny objemu 11-OCS v krvnej plazme po vystavení chirurgickej intervencii vo fyziologickom experimente.

Metodológia: 1. Odoberte zvieraťu 1-1,5 ml krvi (z chvostovej žily alebo stehennej žily);

2. Odstreďujte krv 10 minút pri 2000 otáčkach za minútu;

3. Oddeľte plazmu od vytvorených prvkov a preneste ju do skúmavky s uzemnenou zátkou. Plazma by mala byť 1 ml alebo by mala byť upravená na toto množstvo bidestilátom.

4. Pridajte 6 ml hexánu do skúmavky, pretrepávajte 20 s. Tým sa z plazmy odstráni cholesterol. Použité hexány odstráňte vodným prúdovým čerpadlom.

5. Pridajte chloroform 10 ml, pretrepávajte 1 min. V tomto prípade sa kortikosteroidy rozpúšťajú v chloroforme. Zvyšnú frakciu plazmy odstráňte pomocou pumpy.

6. Extrakt sa premyje 0,1 M roztokom NaOH a pridá sa 1 ml. Pretrepávajte 1 minútu a odstráňte pomocou vodnej pumpy.

8. Potom odoberte 8 ml extraktu a preneste ho do čistej suchej skúmavky so zabrúsenou zátkou.

9. Do extraktu, ktorý obstojí v teste v Savamo, pridajte 6 ml zmesi absolútneho alkoholu (etyl) s H 2 SO 4 . Pomer alkoholu a kyseliny je 1:3 (3 alkoholy a 1 kyselina). Pretrepte 1 minútu a nechajte hodinu v chlade na teplom mieste. Súčasne sa kortikosteroidy rozpúšťajú v zmesi kyseliny a alkoholu. Potom sa stanoví objem 11-OKS pomocou spektrofotometra Kvant.

Vybavenie: dvojitá súprava skúmaviek so zátkou, stojany, centrifugačné skúmavky, vodná pumpa, 3 x 1 ml pipeta, 2 x 10 ml pipeta, 1 x 6 ml pipeta.

Činidlá: bidestilát, hexán, 0,1 roztok NaOH, chroroform, 100 % etanol, H2S04 podľa Sawama (100 %).

Metódy na štúdium emočného stavu u potkanov

1. Test v otvorenom poli

Latentná perióda výstupu z centrálneho štvorca, počet prekrížených čiar, vertikálne postoje, skúmané diery, výplachy, defekácie. Podľa trvania latentnej periódy výstupu z centrálneho štvorca a počtu prekrížených čiar sa posudzovala motorická aktivita, počet vertikálnych stojanov a skúmaných otvorov sa posudzoval podľa prieskumnej činnosti, počet umytí indikoval emocionálny stav a úzkosť sa posudzovala podľa počtu defekácií.

2. Multiparametrická metóda na stanovenie úzkostno-fóbneho stavu potkanov

Cieľ: hodnotiť komplexné charakteristiky individuálnej úzkostno-fóbnej úrovne zvieraťa.

Metodológia:štúdia sa uskutočňuje v otvorenom poli pod elektrickým osvetlením 3000 luxov v pevne stanovenom čase.

Test 1. Latentná perióda zostupu z výšky. Tento test sa používa na vyhodnotenie intenzívneho obranného správania u potkanov. Potkany sa umiestnia na peračník z nepriehľadného materiálu s rozmermi 20x14x14 cm a zaznamená sa čas zostupu z peračníka, keď sa potkan dotkne poľa všetkými 4 labkami.

Test 2. Latentná perióda prechodu cez otvor. Potkan je umiestnený v priehľadnom puzdre rozdelenom na 2 oddelenia s otvorom 7x10 cm v priečke. Akcia sa považuje za ukončenú, keď potkan vylezie do oddelenia 2 oboma labkami. Ak dôjde k zaváhaniam pri vykonávaní akcie, pri pohľade do diery alebo pri prenose, ktorý sa začal, ale nebol dokončený, skóre je 0,5 bodu.

Test 3. Čas odísť z domu. Zvieratko je umiestnené v priehľadnom plexi domčeku 16x15x12 cm a výstup je uzavretý klapkou na 15 minút. Počítanie času začína od okamihu otvorenia východu. V testoch 1-3 bol potkan vrátený z experimentálneho prostredia najskôr 20 minút po vykonaní zodpovedajúcej akcie alebo po uplynutí doby testovania (180 s) v prípade nevykonania akcie. Intervaly medzi testami sú minimálne 15 minút.

Test 4. Vyjdite zo stredu otvoreného poľa. Tento test vám umožňuje identifikovať reakcie strachu spojené s poklesom motorickej aktivity. Testovanie začalo umiestnením potkana do stredu poľa a od tohto momentu sa zaznamenával čas, počas ktorého zviera navštívilo 4 centrálne štvorce.

Pre testy 1-4 boli známky udelené podľa stupnice:

Test 5 Hodnotenie fungovania reakcie náklonu spontánne a s prudkou zmenou osvetlenia v prostredí otvoreného poľa. 180 s po umiestnení zvieraťa do osvetľovacieho poľa sa osvetlenie náhle zmenilo: jasné svetlo sa vyplo a na 60 s sa rozsvietila jednoduchá lampa, potom sa osvetlenie obnovilo. Počas 300 s pozorovania sa určila nameraná vzdialenosť v štvorcoch, cez ktorú zviera cúvalo. Bez zmien 0 bodov, polovica štvorca - 1 b, do 2 štvorcov - 2 b, viac ako 2 štvorce - 3 b.

Test 6. Nafukovanie-2. Pokus experimentátora zviera vyzdvihnúť. Tiež oceňované.

Test 7. Vokalizačná reakcia.

Test 8. Reakcia mrazu. Zviera zamrzne v napätej póze na narovnaných nohách alebo prilepené k podlahe, niekedy so sploštenými ušami a zatvorenými očami.

Test 9. Stláčanie uší.

Testy 6-9 sa vykonávajú postupným približovaním sa k ruke experimentátora zo strany papule tak, aby potkan videl ruku. Priblíženie ruky k zvieraťu sa vykonáva 2-3 krát za sebou. stupeň:

0 b. - žiadna reakcia

1b. - reakcia pri hladkaní

2b. - reakcia pri priblížení sa k ruke

3b. - reakcia pretrváva aj po odstránení ruky

V prípade spontánnych reakcií v testoch 7-9 sa za každý pridali 3 ďalšie body. Ďalej sa vypočítalo celkové skóre pre všetky testy, ktoré sa použilo na posúdenie celkovej úrovne úzkosti (integrálny index úzkosti IPT).

Záver o glukóze: po zostrojení kalibračnej krivky (ktorá je určená 10 štandardnými veľkosťami) sa zistilo, že krv pokusného zvieraťa obsahovala 42 mm (l glukózy).

Štúdium fyziologických mechanizmov správania zvierat je najintenzívnejšie sa rozvíjajúca oblasť poznania, ktorá sa u nás tradične označuje ako fyziológia vyššej nervovej činnosti. Záujem o túto vedu v posledných desaťročiach výrazne vzrástol, predovšetkým kvôli potrebám technického modelovania systémov a procesov mozgu, zjednotených v koncepte umelej inteligencie. Prirodzene, samotná veda o mozgových mechanizmoch správania a psychiky bola obohatená o kybernetické myšlienky, formovali sa nové oblasti výskumu - bionika, neurokybernetika atď.

ŠTÚDIUM FYZIOLOGICKÝCH ZÁKLADOV SPRÁVANIA

Evolúcia druhov je výsledkom lepšej adaptácie na meniace sa podmienky prostredia. Vyššie organizmy môžu existovať len v relatívne úzkom rozsahu fyzikálnych (teplota, žiarenie, gravitácia) a chemických (zásoba metabolitov, elektrolytov a vody, zloženie atmosféry) faktorov, ktoré sú determinované geneticky podmienenými morfologickými a metabolickými vlastnosťami. Statické formy adaptácie sú doplnené neustále sa meniacimi dynamickými adaptáciami organizmu na prostredie. Toto správanie v najširšom zmysle slova je založené na regulácii metabolickej aktivity vo všeobecnosti a najmä na riadení špecifických výkonných systémov. Svaly a žľazy sú najdôležitejšie výkonné orgány, ktoré zabezpečujú takmer všetky formy správania vyšších organizmov. Telo je vybavené rôznymi receptormi schopnými vnímať vlastnosti prostredia a premieňať ich na zmysluplné informácie. Správanie je determinované prostredím a sprostredkované centrálnymi mechanizmami, ktoré vyhodnocujú prichádzajúce informácie a vytvárajú najvhodnejšie reakcie.

Hlavným účelom správania je zabezpečiť prežitie jednotlivca alebo druhu. Akty správania možno ľubovoľne rozdeliť na chuťové reakcie, zamerané na dosiahnutie nevyhnutných vonkajších podmienok (napríklad skladovanie alebo jedenie potravy, párenie) a reakcie opačného znamienka, počítajúc do toho uniknúť alebo vyhýbanie sa škodlivým faktorom(napr. teplota, žiarenie, mechanické poškodenie), často vznikajú faktory prostredia kontinuita, určitý rozsah, ktorý zviera preferuje, zatiaľ čo iný rozsah sa vyhýba. Zviera sa pohybuje vo viacrozmernom gradiente faktorov prostredia, aby optimalizovalo celkové množstvo vnímaných stimulov (napr. keď je možné získať prístup k potrave len pri nepriaznivých teplotných rozsahoch alebo optimálnych alebo dokonca škodlivých mechanických stimuloch).

Takéto schéma vzťahov medzi organizmami a prostredím naznačuje existenciu hypotetické centrálne štáty(Napríklad, pohon, motivácia) ktoré bežia a podporujú špecifické správanie. Predpokladá sa, že telo má model optimálnych vnútorných (a vonkajších) stavov a že akékoľvek správanie je neustále vyhodnocované v závislosti od poklesu alebo nárastu nesúladu medzi týmto modelom a skutočným stavom. Významné podmienky prostredia, o ktoré sa organizmus usiluje, sú atraktívne stimuly a tí, ktorým sa vyhýbajú) sú averzívne podnety.Úprava a kontrola správania (operatívna klimatizácia) prezentovaním priťahovania stimulov alebo elimináciou averzívnych stimulov sa nazývajú, resp. pozitívne alebo negatívne posilnenie. Kombinácia určitého správania s averzívnymi podnetmi je tzv trest a vedie k potlačeniu tohto správania.

Spolu s odpoveďou na otázku, prečo zviera koná, je rovnako dôležité pochopiť, ako koná. Reflexná teória navrhnutá Descartom v 17. storočí ovplyvnila myslenie fyziológov a psychológov a dodnes je dôležitým východiskom modernej neurofyziológie. Základný behaviorálny repertoár je pevne zakotvený v určitých neurónových sieťach, ktoré spájajú špecifickú odpoveď (nepodmienená odpoveď - BR) so špecifickým stimulom (nepodmienený stimul - BS). Títo vrodené(nezískané počas školenia) reakcie sa dopĺňajú získané (podmienené) reakcie na pôvodne neutrálne podnety, ktoré sa pri opakovanej kombinácii s BR stávajú podmienenými stimulmi (CS), teda signálmi priestorového a/alebo časového prístupu BR (Pavlov, 1927).

Ak vrodené správanie odráža geneticky zakódované reakcie získané generáciami prostredníctvom procesu prirodzeného výberu, potom individuálne získané správanie je spojené so skúsenosťami zaznamenanými v pamäti organizmu. Postupnosť vonkajších a/alebo vnútorných udalostí, ktorých sa zviera zúčastňuje, môže spôsobiť viac-menej trvalé zmeny v jeho nervovom systéme, ktoré sú základom reakcie na predtým neúčinné podnety. Zodpovedajúci proces sa nazýva učenie, vedie k hromadeniu skúseností vo forme pamäťových stôp (engramov), ktorých vyhľadávanie ovplyvňuje správanie zvieraťa. Zručnosti, ktoré už nespĺňajú nové podmienky, zanikajú a schopnosti, ktoré sa dlho vôbec nepoužívali, môžu byť zabudnuté.

Interakcia medzi organizmom a prostredím môže byť rôzna, čomu zodpovedajú určité formy správania. Ak reakčné správanie pozostáva z reakcií vyvolaných diskrétnymi podnetmi, ako je bolesť, jedlo, potom môže byť operantné správanie stimulované vnútornými potrebami a spočíva v spontánnom prejave rôznych reakcií, ktoré v konečnom dôsledku vedú k želanej zmene prostredia (napríklad získanie prístupu k potrave) .

Takéto formy získané správanie zdôrazňujú rozdiely medzi klasickým a inštrumentálnym kondicionovaním: v prvom prípade US zvyčajne vyvoláva rovnakú reakciu ako BS (slinenie vyvolané akustickým US prezentácie jedla). Prítomnosť alebo absencia podmienenej odpovede vyvinutej podľa klasického typu neovplyvňuje pravdepodobnosť použitia BS. Inštrumentálne reakcie sa väčšinou výrazne líšia od zodpovedajúcich nepodmienených reakcií, pomocou inštrumentálnych reakcií sa otvára prístup k priťahovaniu podnetov alebo naopak zviera vyhýba averzívnym podnetom (napríklad stláčanie páky vystuženej potravou, vyhýbanie sa bolestivým podnetom skákaním). Inštrumentálne kondicionovanie spravidla ovplyvňuje motorické reakcie kostrových svalov, zatiaľ čo klasické kondicionovanie je obmedzené na autonómne funkcie vykonávané viscerálnymi svalmi a žľazami. Z tohto pravidla však existuje veľa výnimiek.

V tradičnej psychológii stimul-reakcia (ako to navrhuje napríklad Skinner (1938), behaviorálna analýza pozostáva zo zavedenia systému pravidiel vzťahujúcich sa na vstupné podmienky (stimuly) a výstupné stavy (reakcie). Neberie sa teda do úvahy predpokladané procesy v nervových centrách alebo hypotetické mechanizmy koncepčného mozgu. Zatiaľ čo prístup čiernej skrinky významne prispel k nášmu pochopeniu úlohy prostredia pri kontrole správania, len okrajovo rozšíril naše chápanie vnútornej štruktúry a funkcie tejto čiernej skrinky, teda mozgu, ako o prevodníku resp. sprostredkujúci orgán medzi vstupom a výstupom. Tá je oblasťou výskumu pre odborníkov – fyziológov a psychológov a oblasťou rôznych špeciálnych disciplín (neurofyziológia, farmakológia, neurochémia), ktoré sú súčasťou komplexu neurovied. V neurofyziológii sa dosiahol významný pokrok v oblasti analýzy jednoduchých nepodmienených reflexov miechy. Pochopenie reflexu natiahnutia alebo ohybu je také podrobné, že je možné presne sledovať šírenie aferentného toku impulzov od dorzálnych koreňov v mieche až po vytvorenie eferentného vzplanutia vo ventrálnych koreňoch. Koncept podmieneného reflexu (CR), ktorý zaviedol Pavlov, umožňuje aplikovať rovnaký analytický prístup na klasické podmienené reflexy. Ani tie najjednoduchšie SD však zatiaľ neumožňujú odhaliť rozhodujúci plastický článok zodpovedný za prepnutie toku SS na dráhu BR. Rovnako nejasné sú nervové mechanizmy zapojené do operatívneho podmieňovania (inštrumentálne podmienené reflexy).

Hlavnými metódami na štúdium nervových mechanizmov správania sú odstránenie, stimulácia, elektrický záznam a chemická analýza. Napríklad:

(A) Miesto nervových štruktúr, ktoré sú zodpovedné za určité správanie, možno stanoviť maximálnym odstránením oblastí mozgu, v ktorých sa toto správanie udržiava, a/alebo minimálnym odstránením, pri ktorom zmizne. Na rovnaký účel môže slúžiť aj funkčná blokáda nervových centier.

(B) Nervový substrát reakcie možno analyzovať nájdením oblasti a optimálnych parametrov elektrickej a chemickej stimulácie, ktoré spôsobujú rovnakú reakciu.

(B) Elektrická aktivita, ktorá sprevádza behaviorálny akt, môže odrážať procesy dôležité pre jeho implementáciu. Elektrofyziologické metódy možno použiť na detekciu šírenia aferentných impulzov v mozgu, aktivity, ktorá predchádza výskytu vonkajšej odozvy, alebo na koreláciu pravdepodobnosti a/alebo veľkosti behaviorálnej a elektrickej odozvy.

(D) Aktivácia a možná modifikácia nervových okruhov spôsobená učením sa môže prejaviť v lokálnych zmenách metabolizmu mediátorov, nukleových kyselín a proteínov.

Neurofyziologický výskum je zameraný na zohľadnenie dynamiky správania a časopriestorovej organizácie mozgovej činnosti. Získanie nového zážitku vedúceho k vytvoreniu engramu (učenie) sa môže uskutočniť za účasti neurónových sietí, ktoré sú odlišné od tých, ktoré sa podieľajú na následnej reprodukcii zaznamenaného zážitku. Miesto akumulácie informácií môže byť bodom konvergencie samostatných mechanizmov na písanie a čítanie. Účinnosť získavania skúseností a ich reprodukovania závisí od faktorov, ako je úroveň bdelosti, motivácia a emócie. Všetky tieto premenné sa musia brať do úvahy pri vysvetľovaní zmien správania vyvolaných stimuláciou a prerušením a pri vysvetľovaní vzťahu medzi behaviorálnymi, elektrickými alebo biochemickými posunmi. Je veľmi ťažké rozlíšiť medzi špecifickými mechanizmami, ktoré sú spoločné pre celú triedu reakcií (napríklad apetitívne a averzívne).

Všeobecný popis nervových štruktúr zapojených do rôznych foriem správania je nevyhnutnou podmienkou pre podrobné štúdium bunkových a molekulárnych zmien, ktoré sú základom plastických reorganizácií neurónových sietí. Dostupné elektrofyziologické, neurochemické a morfologické mikrometódy plne spĺňajú túto požiadavku za predpokladu, že sa používajú vo vhodnom čase a v nevyhnutných súvislostiach. Vytvorenie vhodného behaviorálneho modelu vhodného pre efektívnu aplikáciu mikrometód je predpokladom ďalšieho rýchleho úspechu. Medzitým sa výskum zameriava na funkčnú organizáciu neurónových sietí zapojených do rôznych procesov, ako je zmyslové spracovanie, motivácia, tvorba pamäťových stôp, lokalizácia engramov atď.

Dizajn experimentov

Na plánovanie experimentov je potrebné poznať princípy a taktiku výskumu, vedecký prístup, ktoré sa najlepšie formujú pri priamej realizácii experimentov. Táto kniha je praktickým sprievodcom experimentovania. Predpokladá sa, že čitateľ pozná základné princípy štatistiky. Úvodné praktické rady o vykonávaní experimentov vo fyziológii správania možno nájsť v práci Sidowski a Lockard (1966) a Weiner (Wayner, 1971). Nasleduje stručný popis, ktorého cieľom je orientovať študentov na niektoré zložité problémy spojené s navrhovaním a vykonávaním experimentov.

Výhodou laboratórneho štúdia oproti naturalistickému pozorovaniu je, že výskumník môže kontrolovať podmienky experimentu, t.j. stanoviť presnú kontrolu nad tzv. nezávislé premenné, identifikovať ich vplyv na závislých premenných. Závislé premenné vo fyziologickej psychológii môžu byť akékoľvek behaviorálne alebo fyziologické charakteristiky, zatiaľ čo nezávislé premenné sú podmienky, ktoré sú kontrolované experimentátorom a niekedy uložené na organizmus. Podmienky znamenajú priamy zásah(odstránenie častí mozgu, jeho stimulácia alebo užívanie rôznych liekov), environmentálna zmena(teplota a svetlo), zmena v posilňovacom režime, problémy s učením, trvanie nedostatku potravy alebo faktory ako vek, pohlavie, genetická línia atď.

Aby sa minimalizovala dezinterpretácia experimentov spojená s ťažkosťami odlíšenia účinkov experimentálnych zásahov od účinkov iných premenných, je potrebné zaviesť kontrolné postupy. Takže napríklad pri testovaní účinnosti určitého postupu (nezávislá premenná) sa používa kontrolná skupina. V ideálnom prípade sa kontrolná skupina vyšetruje rovnakým spôsobom ako experimentálna skupina s vylúčením vplyvu študovaného faktora, pre ktorý je plánovaný samotný experiment. To isté zviera môže byť použité ako v kontrole, tak aj v experimente, ak je napríklad potrebné porovnať jeho správanie pred a po odstránení oblastí mozgu. Ďalším bežným kontrolným postupom, ktorého účelom je zníženie súčasného vplyvu premenlivých faktorov, je vyvážené uplatňovanie rôznych vplyvov u toho istého zvieraťa (napríklad injekcie rôznych liekov alebo rôzne dávky toho istého lieku). Ďalším dôležitým bodom kontroly je náhodné rozdelenie zvierat do rôznych skupín. Najlepšie je to urobiť pomocou tabuľky náhodných čísel, ktorá sa nachádza v mnohých štatistických knihách (jednoduché vyberanie zvierat z klietky na vytvorenie skupiny nie je adekvátne, pretože najslabšie alebo najpasívnejšie zvieratá sa vezmú ako prvé).

Kvôli potenciálnym chybám alebo variabilite výsledkov v dôsledku nekontrolovaných premenných sa merania zvyčajne opakujú a identifikujú. stred alebo medián veľkosť. Pri opakovaných meraniach sa vykonáva viacero pozorovaní na rovnakých zvieratách alebo jedno pozorovanie na mnohých zvieratách alebo oboje. Čím pravdepodobnejšie sú chyby alebo výkyvy spojené s nejakou neznámou alebo nekontrolovanou premennou, tým je pravdepodobnejšie, že opakované merania sa budú líšiť, a teda variabilita meraní v porovnaní s priemerom bude väčšia. Štatistická analýza sa zvyčajne používa na posúdenie stupňa spoľahlivosti pozorovaných rozdielov medzi experimentálnou a kontrolnou skupinou alebo experimentálnymi podmienkami. Napríklad rozdiel medzi dvoma priemermi sa tradične považuje za významný (t. j. nie náhodný), keď existuje aspoň 95 zo 100 šancí, že rozdiel je skutočne pravdivý.

Vedecká analýza založená na naturalistických pozorovaniach alebo na laboratórnych experimentoch sa opiera o merania, pomocou ktorých pozorovania dostávajú kvantitatívny charakter. Takzvaná úroveň merania určuje, aké aritmetické operácie možno použiť s číslami, čo teda určuje použitie vhodných štatistických metód. Výskumník musí brať do úvahy úroveň meraní a predvídať charakter štatistického spracovania výsledkov už pri plánovaní experimentov, keďže tieto úvahy pomôžu rozhodnúť o presnosti meracích prístrojov a požadovanom počte experimentov.

Rozlišujú sa štyri všeobecné úrovne merania alebo hodnotenia: nominálna, bežná, intervalová a relatívna. Najnižšia úroveň je nominálny, kde sa symboly ako písmená alebo čísla používajú jednoducho na klasifikáciu predmetov alebo javov. V tomto prípade sa porovnáva počet meraní spadajúcich do rôznych tried za experimentálnych a kontrolných podmienok binomickej štatistiky. Ak je možné zoradiť pozorovania tak, aby boli v nejakom vzájomnom vzťahu (napríklad „väčšie ako“, „menej ako“ atď.), potom sa budeme zaoberať obyčajná mierka. Ak je navyše možné zistiť intervaly medzi číslami na takejto škále, potom sa budeme zaoberať intervalová stupnica, ktorý má ľubovoľný nulový bod (ako v prípade teplotnej stupnice). Ak má váha na začiatku aj skutočný nulový bod, ako napríklad stupnice výšky, hmotnosti, tak sa dosiahne najvyššia úroveň merania, t.j. korelačnej škály. Parametre namerané pomocou nominálnej alebo bežnej stupnice sú spracované pomocou neparametrické štatistiky(napr. χ 2 -testy (Connover, 1971; Siegel, 1956)), pričom údaje namerané na intervalovej a pomerovej škále sa zvyčajne spracúvajú pomocou parametrické štatistické metódy(napr. t-testy) (ak rôzne predpoklady o parametroch populácie, z ktorej je príklad prevzatý, zodpovedajú údajom). Parametre populácie podrobené neparametrickým štatistickým postupom nemusia vyhovovať určitým podmienkam, ako je normálne rozdelenie. Preto sú tieto postupy široko používané v experimentoch vo fyziologickej psychológii, kde sa merania zvyčajne vykonávajú na bežnej úrovni a veľkosť vzorky je často malá. Plán na vykonávanie experimentov opísaných v tejto knihe zahŕňa porovnanie experimentálnych a kontrolných údajov. Pre takéto údaje odvodené z nezávislých udalostí je užitočná neparametrická štatistika U-gest Manna - Whitney. Pri použití inej schémy pokusov zviera slúži ako kontrola samého seba, ako v prípade porovnávania správania pred a po injekcii lieku a pri odstraňovaní častí mozgu. Kritériom pre takéto údaje je štandardný neparametrický odhad pre takéto údaje získaný za prítomnosti súvisiacich udalostí konjugované páry podpísaných Wilcoxonových radov(Siegel, 1956). Okrem toho sa na analýzu údajov získaných v opakovaných textoch používajú neparametrické metódy, z ktorých sa vytvárajú krivky učenia a krivky reaktivity (Krauth, 1980).

V tejto knihe sú potkany použité ako pokusné zvieratá pre väčšinu experimentov. Pre podrobný úvod do všeobecných laboratórnych postupov, vrátane starostlivosti a manipulácie so zvieratami, najmä potkanmi, odporúčame čitateľom odkázať na Baker a kol. (1979), Ferris (Harris, 1957), Goodman a Gilman (Goodman a Oilman 1975). Lane-Pettere a kol., (1967), Leonard (Leonard, 1968), Myers (Myers, 1971 a), Mann (Munn, 1950) a Short a Woodnott (Short

a Woodnott, 1969).

V behaviorálnom výskume sú najbežnejšie používané kmene potkanov kmene Long Evans s kapucňou; biele čiary Sprague-Dawley a Wistar. Na získanie a porovnanie výsledkov je žiaduce použiť štandardné čiary. Miera všestrannosti výsledkov však môže závisieť od použitia viacerých línií (ako aj druhov).

Na vykonávanie pokusov na zvieratách je potrebné udržiavať ich čisté, pohodlné a bezpečné pred chorobami. Dá sa to dosiahnuť podrobnými štandardmi pre ustajnenie, kŕmenie, hygienu, pooperačnú starostlivosť (pozri odkazy vyššie) a znalosťami bežných chorôb zvierat (Myers, 1971a; ShortandWoodnott, 1969).

Väčšina behaviorálnych zážitkov spôsobuje u zvierat nepohodlie, či už spôsobené nedostatkom potravy, použitím centrálnej alebo periférnej averzívnej stimulácie, podávaním liekov alebo jednoduchým zdvihnutím zvieraťa do vzduchu. Experimentátor by to mal mať vždy na pamäti a snažiť sa čo najviac znížiť nepohodlie pokusného zvieraťa.

Nasledujú odporúčania pre testovanie na zvieratách, ktoré tvoria jednu zo sekcií „Princípy používania zvierat“ v príručke National Institutes of Health z roku 1978 o dotáciách a zmluvách:

"1. Pokusy, pri ktorých sa na výskum používajú živé stavovce a tkanivá živých organizmov, by sa mali vykonávať pod dohľadom kvalifikovaných biológov, fyziológov alebo lekárov.

2. Ustajnenie, starostlivosť a kŕmenie všetkých pokusných zvierat musí byť pod dohľadom kvalifikovaného veterinárneho lekára alebo iného vedca kompetentného v týchto záležitostiach.

3. Výskum by mal svojou povahou prinášať užitočné výsledky v prospech spoločnosti a nemal by byť náhodný a zbytočný.

4. Experiment by mal byť založený na znalostiach skúmanej choroby alebo problému a navrhnutý tak, aby očakávané výsledky odôvodňovali jeho realizáciu.

5. Štatistická analýza, matematické modely alebo biologické systémy v in vitro by sa mali použiť, ak primerane dopĺňajú výsledky pokusov na zvieratách a znižujú počet použitých zvierat.

6. Pokusy sa musia vykonávať tak, aby zviera nevystavovalo zbytočnému utrpeniu a neubližovalo mu.

7. Vedec zodpovedný za pokus musí byť pripravený ho ukončiť, ak sa domnieva, že pokračovanie pokusu môže zvieratám spôsobiť zbytočné zranenie alebo utrpenie.

8. Ak samotný zážitok spôsobuje zvieraťu viac nepohodlia ako anestézia, potom je potrebné priviesť zviera (použitím anestézie) do stavu, kedy nevníma bolesť a tento stav udržiavať až do ukončenia pokusu alebo postupu. dokončené. Výnimkou sú len tie prípady, kedy anestézia môže poškodiť účel experimentu a údaje nie je možné získať iným spôsobom ako vykonaním takýchto experimentov. Takéto postupy by mal dôsledne monitorovať manažment alebo iný kvalifikovaný vedúci pracovník.

9. Postexperimentálna starostlivosť o zvieratá by mala minimalizovať nepohodlie a následky traumy spôsobenej zvieratám v dôsledku experimentu v súlade s uznávanou praxou vo veterinárnej medicíne.

10. Ak je potrebné zabiť pokusné zviera, tak sa to robí tak, aby sa dosiahla okamžitá smrť. Žiadne zviera nesmie byť zničené, kým nedôjde k jeho smrti."

Takmer vo všetkých prípadoch behaviorálnych a neurologických testov, ktoré sú popísané v nasledujúcich kapitolách, je potrebné manipulovať so zvieratami. Zviera musí byť na tento postup zvyknuté niekoľko dní pred začiatkom pokusu. Takáto manipulácia zahŕňa vytiahnutie zvieraťa z klietky rukou, položenie na stôl, jemné pohladenie a prenesenie z jedného miesta na druhé. Postupom času zvieratá prestanú odolávať takýmto postupom, ak sa vykonávajú opatrne.

Nedržte zviera za chvost a snažte sa nechytať za kožu a nevyvíjať na zviera príliš veľký tlak. Je lepšie vziať zviera zozadu pod lopatky, pričom palec dostaneme pod jednu prednú končatinu a zvyšné prsty pod druhú končatinu. Sila zovretia zvieraťa musí zodpovedať stupňu jeho odporu. Ak je zviera držané tak, že jeho predné končatiny sú prekrížené, potom nebude môcť uhryznúť.

Pri častom vyberaní sa laboratórne potkany stanú celkom krotkými a ľahko sa s nimi manipuluje. Na podávanie liekov je žiaduce použiť asistenta, zatiaľ čo experimentátor použije druhú ruku na natiahnutie zadných končatín zvieraťa. Pri dostatočnej praxi môžu byť intraperitoneálne injekcie podávané nezávisle, uchopením zadných končatín potkana a súčasným podaním injekcie druhou rukou.

Pred injekciou je užitočné zviera upokojiť; to sa robí tak, že zviera uchopíte, ako je popísané vyššie, a potom s ním pomaly kolíšete dopredu a dozadu v širokom oblúku.

konvenčná metóda označenia potkanov je aplikácia rezov alebo otvorov do uší zvieraťa, keď je v anestézii. Uši zvieraťa sú tenké a veľmi nekrvácajú. Preferovanou metódou je označenie tela a chvosta nejakým biologickým farbivom, ako je žltá kyselina pikrová alebo červený karbofuchsín. Tento binárny systém umožňuje individuálne kódovanie 63 potkanov. (Ak používate viacero potkanov, kódujte ich iba párnymi číslami, pretože to znižuje počet potrebných otvorov alebo značiek.)

ZARIADENIE A METÓDY NA ŠTÚDIUM FYZIOLOGICKÝCH FUNKCIÍ

Úspechy modernej fyziológie pri štúdiu funkcií celého organizmu, jeho systémov, orgánov, tkanív a buniek sú z veľkej časti výsledkom rozsiahleho zavádzania elektronických technológií, analytických zariadení a elektronických počítačov, ako aj biochemických a farmakologických výskumných metód do praxe. fyziologického experimentu. V posledných rokoch sa vo fyziológii kvalitatívne metódy dopĺňajú kvantitatívnymi, čo umožňuje určiť študované parametre rôznych funkcií vo vhodných jednotkách merania. Spolu s fyziológmi sa na vývoji nových metodických prístupov podieľajú fyzici, matematici, inžinieri a ďalší odborníci.

Rýchle zdokonaľovanie elektronickej techniky otvorilo nové cesty pre poznanie mnohých fyziologických procesov, čo bolo predtým v princípe nemožné.

Vytvorenie rôznych senzorových systémov, ktoré premieňajú neelektrické procesy na elektrické, zdokonalenie meracích a záznamových zariadení umožnilo vyvinúť nové, vysoko presné metódy objektívneho zaznamenávania (napríklad biotelemetrie) fyziologických funkcií, ktoré značne rozšírili možnosti experimentu.

SCHÉMA VZŤAHOV MEDZI NÁSTROJMI A PREDMETMI ŠTÚDIA

Pri štúdiu fyziologických funkcií pomocou rôznych zariadení v experimente a na klinike sa vytvárajú zvláštne systémy. Možno ich rozdeliť do dvoch skupín: 1) systémy pre registrácia rôzne prejavy vitálnej činnosti a analýza získaných údajov a 2) systémy pre vplyv na organizmus alebo jeho štruktúrne a funkčné jednotky.

Pre vizualizáciu interakcií jednotlivých prvkov systému je potrebné ich uvažovať vo forme blokových diagramov. Takéto blokové diagramy a ich symboly sú vhodné pre študentov na ilustráciu protokolov experimentov počas praktických hodín. Takáto forma znázornenia aspoň časti experimentálnych podmienok podľa nášho názoru výrazne zredukuje jej popis a prispeje k pochopeniu schém zariadení a zariadení.

Blokové diagramy odrážajúce hlavné formy interakcie medzi predmetom štúdia a rôznymi zariadeniami na zaznamenávanie funkcií.

Mnohé telesné funkcie je možné študovať aj bez nich elektronické zariadenie a registrovať procesy buď priamo, alebo po niektorých transformáciách . Príkladom je meranie teploty ortuťovým teplomerom, záznam tepu pomocou perovej páčky a kymografu, záznam dychu pomocou Maraisovej kapsuly, pletyzmografia pomocou vodného pletyzmografu, detekcia pulzu atď. Reálne schémy inštalácií pre pletyzmografiu, záznam motility žalúdka a záznam dýchania znázornené na obr.

Bloková schéma systému, ktorý umožňuje zaznamenávať bioelektrické procesy v tele, je znázornená na obr. \, IN. Pozostáva z predmetu štúdia, zvodných elektród, zosilňovača, záznamníka a napájacieho zdroja. Záznamové systémy tohto druhu sa používajú na elektrokardiografiu, elektroencefalografiu, elektrogastrografiu, elektromyografiu atď.

Pri vyhľadávaní a registrácii s pomocou elektronických zariadení množstvo neelektrických procesov, musia sa najskôr premeniť na elektrické signály. Na tento účel sa používajú rôzne senzory. Niektoré senzory samotné sú schopné generovať elektrické signály a nepotrebujú napájanie zo zdroja prúdu, iné potrebujú túto energiu. Veľkosť signálov snímača je zvyčajne malá, preto sa musia najprv zosilniť, aby sa mohli zaznamenať. Systémy využívajúce senzory sa používajú na balistokardiografiu, pletyzmografiu, sfygmografiu, registráciu motorickej aktivity, krvného tlaku, dýchania, stanovenie plynov v krvi a vydychovanom vzduchu a pod.

Ak sa systémy dopĺňajú a koordinujú s prac rádiový vysielač, potom je možné prenášať a zaznamenávať fyziologické funkcie v značnej vzdialenosti od predmetu štúdia. Táto metóda sa nazýva biotelemetria. Rozvoj biotelemetrie je determinovaný zavedením mikrominiaturizácie do rádiotechniky. Umožňuje študovať fyziologické funkcie nielen v laboratórnych podmienkach, ale aj v podmienkach slobodného správania, počas pracovných a športových aktivít, bez ohľadu na vzdialenosť medzi predmetom štúdia a výskumníkom.

Systémy určené na ovplyvňovanie organizmu alebo jeho štruktúrnych a funkčných jednotiek majú rôzne účinky: štartovacie, stimulačné a inhibičné. Metódy a možnosti expozície môžu byť veľmi rôznorodé. .

Pri skúmaní vzdialené analyzátory stimulačný impulz je možné vnímať na diaľku, v týchto prípadoch nie sú potrebné stimulačné elektródy. Tak je napríklad možné ovplyvniť vizuálny analyzátor svetlom, sluchový analyzátor zvukom a čuchový analyzátor rôznymi pachmi.

Vo fyziologických experimentoch sa často používa ako stimul. elektrina, V dôsledku toho rozšírené elektronické impulzné stimulátory A stimulačné elektródy. Elektrická stimulácia sa používa na podráždenie receptorov, buniek, svalov, nervových vlákien, nervov, nervových centier a pod. V prípade potreby možno aplikovať biotelemetrickú stimuláciu (obr. 4, IN). Okrem toho účinky na telo môžu byť lokálne aj všeobecné.

Štúdie fyziologických funkcií sa vykonávajú nielen v pokoji, ale aj pri rôznych fyzických zaťaženiach. . Druhé možno vytvoriť buď. vykonávanie určitých cvikov (drepy, beh a pod.), alebo používanie rôznych zariadení (bicyklový ergometer, bežiaci pás a pod.), ktoré umožňujú presné dávkovanie záťaže.

Záznamové a stimulačné systémy sa často používajú súčasne, čo značne rozširuje možnosti fyziologických experimentov. Tieto systémy sa dajú rôzne kombinovať.

ELEKTRÓDY

Vo fyziologickom výskume elektródy sú spojením medzi predmetom štúdia a nástrojmi. Používajú sa na aplikáciu vákua alebo registráciu (odstránenie) bioelektrickej aktivity buniek, tkanív a orgánov, preto sa zvyčajne delia na stimulujúce . Jednu a tú istú elektródu je možné použiť ako stimulačnú aj ako odoberaciu elektródu, pretože medzi nimi nie je zásadný rozdiel.

V závislosti od spôsobu registrácie alebo podráždenia sa rozlišujú bipolárne a unipolárne elektródy. Pri bipolárnej metóde sa častejšie používajú dve rovnaké elektródy, pri unipolárnej sa elektródy líšia funkčným určením aj dizajnom. V tomto prípade je aktívna (orezávacia) elektróda umiestnená v oblasti biopotenciálov alebo v oblasti stimulovaného tkaniva.

Aktívna elektróda má spravidla relatívne malú veľkosť v porovnaní s inou pasívnou (indiferentnou) elektródou. Indiferentná elektróda je zvyčajne fixovaná v určitej vzdialenosti od aktívnej. V tomto prípade je potrebné, aby zóna fixácie indiferentnej elektródy buď nemala svoj vlastný potenciál (napríklad oblasť mŕtveho tkaniva, tekuté elektricky vodivé médium obklopujúce predmet štúdie), alebo musí byť táto oblasť zvolená s nižším a relatívne stabilným potenciálom (napríklad ušný lalôčik). Ľahostajné elektródy sú často platne zo striebra, cínu, olova alebo iného kovu.

V závislosti od miesta sú elektródy rozdelené na povrchný A ponorný. Povrchové elektródy sa upevňujú buď na povrch skúmaného objektu (napríklad pri registrácii EKG, EEG), alebo na pripravené a exponované štruktúry (pri nervovej stimulácii, odstraňovaní evokovaných potenciálov z povrchu mozgovej kôry a pod.) .

Ponorné elektródy sa používajú na štúdium objektov umiestnených hlboko v orgánoch alebo tkanivách (napríklad pri stimulácii neurónov nachádzajúcich sa v podkôrových štruktúrach mozgu alebo pri odstraňovaní bioelektrickej aktivity z nich). Tieto elektródy majú špeciálny dizajn, ktorý by mal zabezpečiť dobrý kontakt s predmetom štúdia a spoľahlivú izoláciu zvyšku vodivej časti elektródy od okolitých tkanív. Všetky elektródy, bez ohľadu na typ a spôsob ich použitia, by nemali mať škodlivý vplyv na predmet štúdia.

Je neprijateľné, aby sa samotné elektródy stali zdrojom potenciálov. Preto by elektródy nemali mať polarizačné potenciály, ktoré môžu v niektorých prípadoch výrazne skresliť výsledky štúdií. Hodnota polarizačného potenciálu závisí od materiálu, z ktorého je elektróda vyrobená, ako aj od vlastností a parametrov elektrického prúdu.

Elektródy vyrobené z ušľachtilých kovov, zlata, striebra a platiny, majú nižšiu schopnosť polarizácie. Pri prietoku cez elektródy k polarizácii prakticky nedochádza premenlivý alebo impulzný elektrický prúd so zmenou polarity pulzu. Možnosť polarizácie elektród sa zvyšuje, keď interaguje s jednosmerným alebo pulzným jednofázovým prúdom. Pravdepodobnosť polarizácie je tým väčšia, čím väčší prúd preteká elektródou a dlhší čas jej pôsobenia. Je spojená s elektrochemickými procesmi vyskytujúcimi sa medzi materiálom elektródy a okolitým elektrolytickým médiom. Výsledkom je, že elektródy získajú určitý náboj, opačný v znamienku ako stimulačný alebo stiahnutý prúd, čo vedie k nekontrolovanému stavu experimentálnych podmienok. Preto pri vystavení objektu jednosmerným prúdom a pri odklonení konštantných alebo pomaly sa meniacich potenciálov používajú nepolarizujúce elektródy.

Pri elektrofyzikálnych experimentoch sa najčastejšie používajú nepolarizovateľné elektródy týchto typov: striebro - chlorid strieborný, platina - chlorid platiny a zinok - síran zinočnatý.

Strieborné elektródy pri kontakte s tkanivovou tekutinou obsahujúcou chloridy sú rýchlo pokryté vrstvou chloridu strieborného a potom sa ťažko polarizujú. Pre presné experimentálne štúdie sa však strieborné elektródy pred použitím v experimente potiahnu vrstvou chloridu strieborného. Za týmto účelom sa strieborná elektróda očistí jemným brúsnym papierom, dôkladne odmastí, premyje destilovanou vodou a ponorí do nádoby s 0,9 % roztokom NaCl alebo 0,1 N roztokom NaCl. HC1, ktorý už má uhlíkovú elektródu.

Na striebornú elektródu je pripojená anóda (+) a na uhlíkovú elektródu katóda (-) ľubovoľného zdroja jednosmerného prúdu (batéria, akumulátor, usmerňovač atď.) s napätím 2–6 V. Prúd s hustotou 0,1 až 10 prechádza elektródami A / m 2, kým elektróda nie je pokrytá súvislou vrstvou chloridu strieborného. Táto operácia sa odporúča vykonávať v tme. Hotové chlórované elektródy sú uložené v Ringerovom roztoku v tme.

nepolarizovateľné platinové elektródy možno vykonať nasledovne. Platinový drôt sa premyje destilovanou vodou a ponorí sa na niekoľko minút do koncentrovanej kyseliny sírovej a potom sa dôkladne premyje v destilovanej vode, potom sa dve platinové elektródy ponoria do nádoby s roztokom chloridu platiny. Jedna elektróda je pripojená na anódu, druhá na katódu jednosmerného zdroja s napätím 2V.

Pomocou spínača cez ne prechádza prúd v jednom alebo druhom smere (4-6 krát po dobu 15 s). Elektróda, ktorá bude použitá pri výskume, musí byť pri poslednej operácii prechodu prúdu pripojená k anóde zdroja prúdu. Hotová elektróda sa musí umyť a uskladniť v destilovanej vode.

Elektródy nepolarizovateľného typu zinok - síran zinočnatý sú sklenené trubice naplnené roztokom síranu zinočnatého 2, v ktorej je umiestnená amalgamovaná zinková tyčinka 3. Amalgamácia zinku sa dosiahne jeho ponorením na niekoľko minút, najprv do 10% roztoku kyseliny sírovej a potom do ortuti. Spodný koniec sklenenej trubice je pokrytý kaolínom 4, zmiešaný s Ringerovým roztokom. Vonkajšia časť kaolínovej zátky má tvar vhodný pre kontakt s predmetom. Niekedy je korok vyrobený zo sadry a do neho je vložený bavlnený knôt alebo mäkká kefa na vlasy 5. Ióny zinku majú vysokú difúznu kapacitu, preto sa tieto elektródy skladujú najviac 1 deň.

Elektródy na stimuláciu a abdukciu sa používajú pri akútnych aj chronických experimentoch. V druhom prípade sa niekoľko dní pred experimentom implantujú (implantujú) do tkanív skúmaného objektu. toto - implantované elektródy.

SNÍMAČE

Senzory - Ide o zariadenia, ktoré premieňajú rôzne fyzikálne veličiny na elektrický signál. Rozlišovať generovanie A parametrické senzory.

Senzory generátora pod tým či oným vplyvom sami vytvárajú elektrické napätie alebo prúd. Patria sem tieto typy snímačov: piezoelektrické, termoelektrické, indukčné a fotoelektrické.

Parametrické snímače pôsobením meranej funkcie sa zmení niektorý parameter elektronického obvodu a elektrický signál tohto obvodu sa moduluje (amplitúda alebo frekvencia). Hlavné typy parametrických snímačov sú: ohmické, kapacitné a indukčné.

Je potrebné poznamenať, že takéto rozdelenie snímačov je podmienené, pretože generátorové aj parametrické snímače sú založené na termoelektrických a fotoelektrických efektoch. Napríklad fotodiódy a termočlánky sa používajú na vytváranie snímačov generátora a foto- a termistory sa používajú na vytváranie parametrických snímačov.

Zavedenie rôznych typov senzorov vo fyziologických a klinických štúdiách umožňuje získať objektívne informácie o mnohých funkciách tela, napríklad o svalovej kontrakcii, posune ťažiska tela pri prekrvení, krvnom tlaku, prekrvení krvné cievy, stupeň nasýtenia krvi kyslíkom a oxidom uhličitým, srdcové ozvy a šelesty, telesná teplota a mnohé ďalšie.

Piezoelektrické snímače. Vytvorenie tohto typu snímačov je založené na piezoelektrickom jave, ktorý je vyjadrený nasledovne: niektoré kryštalické dielektriká (kremeň, Rochellova soľ, titaničitan bárnatý) sú pôsobením mechanickej deformácie schopné polarizovať a generovať elektrický prúd. Piezoelektrický snímač pozostáva z kryštálu, na ktorom sú kovové kontakty nanesené rozprašovaním, aby sa odklonil elektrický potenciál generovaný snímačom. Keď je piezoelektrický snímač deformovaný, pomocou mechanického systému je možné zaznamenávať rôzne druhy posunov, zrýchlení a vibrácií (napríklad impulzy) a na záznam je možné použiť piezoelektrické mikrofóny. fonoelektrokardiogramy .

Piezoelektrické snímače majú určitú kapacitu (100-2000pf), takže môžu skresliť signály pod niekoľko hertzov. Sú prakticky bez zotrvačnosti, čo umožňuje ich použitie na štúdium rýchlo sa meniacich procesov.

termoelektrické senzory. Tento typ snímača premieňa zmeny teploty na elektrický prúd. (termočlánok) alebo zmeny pod vplyvom teploty silu prúdu v elektrickom obvode (termistory). Termoelektrické snímače sú široko používané na meranie teplôt a zisťovanie rôznych parametrov plynného média - prietok, percento plynov atď.

Termočlánok pozostáva z dvoch rozdielnych vodičov spojených navzájom. Na jeho výrobu sa používajú rôzne materiály: platina, meď, železo, volfrám, irídium, konštanta, chróm, kopel atď. V termočlánku pozostávajúcom z medi a konštantánu, s teplotným rozdielom jeho zlúčenín 100 ° C, vzniká elektromotorická sila približne 4 mV.

termistory - Ide o polovodičové odpory schopné znižovať svoj odpor so stúpajúcou teplotou. Existujú odpory, ktorých odpor sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou, nazývajú sa pozistory. Termistory sa vyrábajú v širokej škále prevedení. Termistory by mali byť zahrnuté v obvodoch DC meracieho mostíka . Sú široko používané na vytváranie elektrotermometrov.

Fotoelektrické snímače alebo fotobunky. Tento typ snímačov sú zariadenia, ktoré menia svoje parametre vplyvom svetla. Existujú tri typy fotobuniek: 1) s vonkajším fotoelektrickým efektom, 2) s blokujúcou vrstvou (fotodiódy), 3) s vnútorným fotoelektrickým efektom (fotodezistory).

Fotočlánky s vonkajším fotoelektrickým efektom sú vákuové alebo plynom plnené fľaše . Valec obsahuje dve elektródy: katódu pokrytú vrstvou kovu (cézium, antimón), schopnú emitovať elektróny pôsobením svetla (vonkajší fotoelektrický efekt), a anódu. Fotobunky tohto typu vyžadujú dodatočnú energiu na vytvorenie elektrického poľa vo vnútri článku; sú pripojené k jednosmernej sieti. Pri pôsobení svetla katóda vyžaruje elektróny, ktoré sa ponáhľajú k anóde. Takto generovaný prúd slúži ako indikátor intenzity svetelného toku. Fotočlánky naplnené plynom sú citlivejšie, pretože fotoprúd v nich je zvýšený v dôsledku ionizácie plniaceho plynu elektrónmi. V porovnaní s vákuovými fotobunkami sú však zotrvačnejšie.

Fotobunky s bariérovou vrstvou používa sa v mnohých lekárskych prístrojoch (napríklad v monitoroch srdcovej frekvencie, oxymetroch atď.). Tento typ fotobunky je železný alebo oceľový plech 1, na ktorom je nanesená polovodičová vrstva 2. Povrch polovodičovej vrstvy je pokrytý tenkým kovovým filmom 4. Jedna z elektród je doska, druhá je kovový film na polovodiči 5. Pre spoľahlivý kontakt je film po obvode utesnený hrubšou vrstvou kovu 3. Pri výrobe fotodiódy sa vytvorí bariérová vrstva buď medzi polovodičom a plátkom, alebo medzi polovodičom a filmom.

Keď je fotodióda osvetlená, svetelné kvantá vyradia elektróny z polovodiča, ktoré prechádzajú cez bariérovú vrstvu a záporne nabíjajú jednu elektródu; samotný polovodič a druhá elektróda sa nabijú kladne. Následne sa fotodióda po osvetlení stáva generátorom elektrickej energie, ktorej veľkosť závisí od intenzity svetelného toku. Fotoknižnicu fotodiód možno výrazne zväčšiť, ak sa na elektródy fotodiód privedie napätie z externého jednosmerného zdroja.

Fotorezistory majú schopnosť meniť svoj aktívny odpor vplyvom svetelného toku. Majú vysokú citlivosť v širokom rozsahu žiarenia od infračerveného až po röntgenové. Ich citlivosť závisí od hodnoty napätia meracieho obvodu. Fotorezistory sú zaradené do obvodu meracieho mostíka, ktorý je napájaný jednosmerným zdrojom.Zmena odporu fotorezistora vplyvom svetla narúša rovnováhu mostíka, čo vedie k zmene veľkosti prúdu. pretekajúcej cez meraciu uhlopriečku mosta.

Fotodiódy sú menej citlivé ako fotorezistory, ale aj menej zotrvačné. Vzhľad snímača s fotobunkou používanou na tachometriu srdcového tepu.

indukčné snímače. Tento typ snímača sa používa na meranie rýchlosti lineárnych a uhlových pohybov, ako sú vibrácie. Elektromotorická sila v indukčných snímačoch vzniká úmerne rýchlosti vodiča v magnetickom poli kolmom na smer magnetických siločiar alebo pri pohybe magnetického poľa vzhľadom na vodič.

Ohmické snímače. Tieto snímače sú schopné meniť svoj odpor pri lineárnych a uhlových posunoch, ako aj pri deformácii a vibráciách.

Existujú rôzne typy ohmických snímačov . V reostate a potenciometrická U ohmických snímačov sa zmena ich odporu dosiahne pohybom pohyblivého kontaktu, ktorý má mechanické spojenie s predmetom prevádzaného pohybu. Citlivosť týchto snímačov je relatívne nízka a dosahuje 3-5 V/mm. Presnosť prevodu môže byť pomerne vysoká (až 0,5%) a závisí od stability napájacieho napätia, presnosti výroby odporu snímača, jeho prirodzenej stability a ďalších faktorov. Tieto snímače majú jednoduchý dizajn, malé rozmery a hmotnosť a možno ich zaradiť do jednosmerných a striedavých obvodov. Prítomnosť pohyblivého kontaktu však obmedzuje životnosť týchto snímačov.

V drôtových ohmických snímačoch (snímače zaťaženia) neexistuje žiadny mobilný akt (obr. 8, G). Vplyvom vonkajších síl tieto snímače menia svoj odpor zmenou dĺžky, prierezu a odporu kovového drôtu. Presnosť prevodu je 1 - 2%. Tenzometre majú malé rozmery, zotrvačnosť hmoty a sú vhodné na štúdium malých posunov.

Okrem bežných drôtových meradiel sa v posledných rokoch široko používajú polovodičové snímače(napríklad hedistor), v ktorých je citlivosť na napätie 100-krát vyššia ako u drôtových.

kapacitné snímače. Princíp činnosti týchto snímačov je založený na skutočnosti, že prevádzané fyziologické ukazovatele (tlak, zmeny objemu orgánu) ovplyvňujú určité parametre snímača (dielektrická konštanta, plocha dosiek, vzdialenosť medzi doskami) a tým zmení svoju kapacitu. Tieto snímače majú vysokú citlivosť a nízku zotrvačnosť.Použitie diferenciálnych kapacitných snímačov umožňuje zvýšiť ich citlivosť a odolnosť voči šumu. Tento typ senzorov je široko používaný v elektrofyziologických a diagnostických zariadeniach. Používajú sa napríklad v tlakomeroch, pletyzmografoch, sfygmografoch a iných zariadeniach, ktoré sú určené na premenu neelektrických veličín odrážajúcich fyziologické funkcie na proporcionálne elektrické veličiny. Reálny návrh kapacitného snímača je znázornený na obr. 2d a 7d a na obr. 81 znázorňuje schému zariadenia na zaznamenávanie motility žalúdka pomocou kapacitného snímača.

indukčné snímače. Transformačné pôsobenie týchto snímačov je založené na vlastnosti induktora meniť svoj odpor. Dá sa to dosiahnuť vložením feromagnetického jadra do neho alebo zmenou veľkosti medzery v magnetickom jadre, na ktorom je cievka umiestnená.

Na prevod relatívne veľkých posunov (viac ako 5-10 mm) sa používajú indukčné snímače s pohyblivým jadrom. . Tento typ snímača sa používa v niektorých konštrukciách balistokardiografov. Na prevod malých posunov (menej ako 5 mm) možno použiť snímače s premenlivou medzerou magnetického obvodu . Indukčné snímače môžu byť vyrobené vo forme transformátora alebo diferenciálneho transformátora s dvoma protiľahlými vinutiami. V druhom prípade bude výstupný signál silnejší. Indukčné snímače sú vysoko citlivé. Ich zotrvačnosť závisí od dynamických vlastností pohyblivých prvkov snímača.

MERACÍ OKRUH

V meracom obvode musí byť zahrnutý akýkoľvek typ snímača, ktorý prevádza určitú funkciu na elektrický signál. Najčastejšie sa používajú tieto schémy merania: mostíkový okruh napájané jednosmerným alebo striedavým prúdom, diferenciálny obvod, a oscilačný obvod, medzi ktoré patria meracie (záznamové) zariadenia. Citlivosť diferenciálnych meracích obvodov je vyššia ako u mostíkových.

Elektrické zariadenia slúžiace na meranie neelektrických veličín rôznych funkcií sa teda skladajú zo snímača, meracieho obvodu a merača, prípadne záznamníka. Výstupný signál snímača, ktorý má malú hodnotu, často nedokáže merací obvod zaregistrovať, preto sú do neho zavedené jednosmerné alebo striedavé zosilňovače.

Transformácia neelektrických procesov na elektrické predstavuje široké možnosti na ich registráciu. Je to spôsobené nielen čisto technickými výhodami, ale aj presnosťou merania zaznamenaných veličín, pohodlnosťou porovnávania údajov rôznych experimentov a možnosťou ich spracovania pomocou počítačov. Dôležité je, že táto metóda umožňuje viesť synchrónny záznam elektrických a neelektrických procesov v rovnakých časových súradniciach, porovnávať ich, odhaľovať medzi nimi existujúce vzťahy príčin a následkov atď., t.j. poskytuje nové možnosti na štúdium fyziologických procesov.

ZOSILŇOVAČE

Elektrická aktivita biologických objektov a elektrické parametre mnohých senzorov, ktoré premieňajú neelektrické procesy na elektrické, sa vyznačujú relatívne malými hodnotami: sila prúdu - v mili- a mikroampéroch, napätie - v mili-mikrovoltoch. Preto je mimoriadne ťažké alebo dokonca nemožné ich zaregistrovať bez predbežného zosilnenia. Používa sa na zosilnenie malých elektrických signálov. zosilňovače. Sú nevyhnutné pre mnohé meracie obvody a sú konštruované pomocou vákuových trubíc alebo polovodičových zariadení.

Stručne zvážime princíp fungovania triódy a zosilňovača, navrhnutých na základe tejto lampy. . Ak je vo vláknovom obvode triódy (A) zapnite zdroj, katóda sa zohreje a vyžaruje elektróny, t.j. elektrónová emisia katódy (B). S dodatočným zahrnutím zdroja jednosmerného prúdu medzi anódu a katódu sa elektróny emitované vyhrievanou katódou presúvajú k anóde, čo spôsobuje vzhľad prúdu určitú silu (IN). Sila tohto prúdu môže byť riadená privedením napätia na mriežku triódy. Ak sa na triódovú mriežku aplikuje kladný potenciál, zvýši sa tok elektrónov z katódy na anódu a prúd prechádzajúci lampou (anódový prúd) (G), pri negatívnom potenciáli na mriežke sa elektrónový tok a prúd znižujú (C).

Na zachytenie zmien prúdu prechádzajúceho triódou a jeho premenu na meniace sa napätie je v anódovom obvode zahrnutý odpor Ra ( E ), ktorého hodnota výrazne ovplyvňuje vlastnosti zosilňovacieho stupňa. Predpokladajme, že na vstup zosilňovača je privedené striedavé napätie V BX rovné 1 V. Spôsobí zmenu anódového prúdu o 0,001 A; navyše, odpor anódového obvodu je 10 kOhm, potom bude úbytok napätia na tomto odpore 10 V. Pri zvýšení jedného odporu na 100 kOhm a ostatných rovnakých veciach bude úbytok napätia 100 V. Preto je v prvom prípade vstupné napätie zosilnené faktorom 10 a v druhom prípade faktorom 100, t.j. zisk bude 10 a 100.

V prípadoch, keď jeden zosilňovací stupeň neposkytuje požadovaný zisk, použite viacstupňové zosilňovače. Komunikácia medzi stupňami v AC zosilňovačoch sa uskutočňuje prostredníctvom spojovacie kondenzátory C 1 A Od 2, pomocou ktorej sa premenná zložka anódového napätia z predchádzajúceho stupňa prenáša na vstup nasledujúceho. V jednosmerných zosilňovačoch nie sú žiadne oddeľovacie kondenzátory. Zosilnenie celého zosilňovača závisí od zosilnenia jednotlivých stupňov, ich počtu a je určené súčinom zosilnení všetkých stupňov zosilňovača.

Zosilňovače fungujú ako medzičlánok medzi predmetom štúdia (ako aj elektródami, snímačmi) a záznamníkmi, t.j. odkaz. Nemali by skresľovať povahu skúmaného procesu. Preto pred odkazom na technické charakteristiky zosilňovača je potrebné poznať elektrické vlastnosti signálu (biopotenciálu) živého objektu alebo snímača a tiež vziať do úvahy vnútorný odpor zdroja signálu.

Dostatočne úplná charakteristika signálu je daná vzorcom, ktorý určuje hlasitosť signálu: V = TFH, kde V – objem signálu (biopotenciál), T je jeho trvanie, F – šírka pásma signálu H - prebytok amplitúdy signálu nad šumom. Komunikačný kanál možno charakterizovať aj tromi hodnotami: Tk je čas, počas ktorého kanál plní svoje funkcie, FK je frekvenčné pásmo, ktoré je kanál schopný preniesť a N až - pásmo úrovní v závislosti od prípustných limitov zaťaženia, t.j. minimálnej citlivosti a maximálnej amplitúdy signálu privádzaného na vstup zosilňovača.Súčin týchto veličín je tzv. kapacita kanála: V K \u003d G až F K I to

Prenos signálu cez komunikačný kanál (cez zosilňovač) je možný len vtedy, ak hlavné charakteristiky signálu nepresahujú zodpovedajúce hranice charakteristík komunikačného kanála. Ak parametre signálu presahujú charakteristiky komunikačného kanála, prenos signálu cez tento kanál bez straty informácií nie je možný.

Niektoré účinky zosilňovača na amplitúdovo-časové charakteristiky signálu sú znázornené na obr. 12.

Horný a dolný potenciál na každom obrázku boli zaznamenané súčasne z jednej elektródy pomocou dvoch identických zosilňovačov s rôznymi vstupnými časovými konštantami. Parametre evokovaných potenciálov a charakteristiky zosilňovačov sú uvedené vo forme tabuľky, geometrické ekvivalenty rovnakých potenciálov sú na obr. 13.

Napriek tomu, že v každej snímke bol zaznamenaný rovnaký potenciál, amplitúdovo-časové charakteristiky získaných záznamov sa navzájom výrazne líšia, čo je určené iba parametrami zosilňovačov. Zosilňovač, ktorým sa nahrávali spodné nahrávky, mal parametre, ktoré presahovali charakteristiky signálu, takže evokované potenciály boli zaznamenané bez skreslenia. Zosilňovač, ktorým sa nahrávali horné záznamy, mal rôzne parametre, no vo všetkých prípadoch neprekračoval charakteristiky signálu, preto dochádza k skresleniu evokovaných potenciálov (strata informácie).

Hodnota vnútorného odporu zdroja signálu, ktorá závisí nielen od vlastností skúmaného objektu, ale aj od vlastností výstupných obvodov (napríklad veľkosť, tvar a odpor elektród, spínacích vodičov atď.). .), možno ukázať v nasledujúcom príklade. Ak je vnútorná impedancia zdroja signálu väčšia alebo rovná vstupnej impedancii zosilňovača, signál sa vôbec nezaregistruje alebo sa jeho amplitúda výrazne zníži. Preto je niekedy potrebné výrazne zvýšiť vstupnú impedanciu zosilňovača. V týchto prípadoch sa používajú zosilňovače s katódovým sledovačom a v tranzistorových obvodoch - s emitorovým sledovačom vyrobeným na tranzistoroch s efektom poľa.

Vo fyziologických laboratóriách sa najčastejšie používajú dva typy zosilňovačov: AC zosilňovače a DC zosilňovače.

AC zosilňovače. Zosilňovače tohto typu pozostávajú z niekoľkých zosilňovacích stupňov vzájomne prepojených pomocou väzbových kondenzátorov. Takéto zariadenia sa používajú na zosilnenie premenných zložiek signálu kvôli ich schopnosti prechádzať frekvenciami od 0,1 Hz do 10-15 kHz. Zvyčajne majú vysoký zisk a môžu zosilniť vstupný signál miliónkrát, čo umožňuje jasne zaznamenať signály s počiatočnou amplitúdou niekoľkých mikrovoltov. Zisk a šírka pásma frekvencií sú zvyčajne nastaviteľné. Ako príklady zosilňovačov domácej výroby možno uviesť UBP-1-03, UBF-4-03. Tieto zariadenia sa používajú na zosilnenie biopotenciálov mozgu a srdca, ako aj signálov generovaných rôznymi senzormi; z hľadiska výstupných charakteristík sú ľahko konzistentné s väčšinou domácich registrátorov.

DC zosilňovače. Tieto zosilňovače nemajú väzbové kondenzátory. Medzi jednotlivými stupňami majú galvanické prepojenie, takže spodná hranica prenášaných frekvencií dosahuje nulu. Preto tento typ zosilňovača môže zosilňovať ľubovoľne pomalé kmity. V porovnaní s AC zosilňovačmi majú tieto zosilňovače oveľa nižší zisk. Napríklad UBP-1-0.2 má AC zisk 2,5-106 a DC zisk 8103. jto je spôsobené tým, že s nárastom zosilnenia jednosmerného zosilňovača klesá stabilita prevádzky, objavuje sa nulový drift. Preto sa používajú na zosilnenie signálov, ktorých veľkosť presahuje 1 mV (napríklad membránový potenciál neurónov, svalových a nervových vlákien a pod.).

ZÁZNAMOVÉ ZARIADENIA (ZÁZNAMOVÉ ZARIADENIA) NA VŠEOBECNÉ ÚČELY

Záznamníky sú potrebné na premenu elektrických potenciálov, ktoré k nim prichádzajú z výstupných elektród alebo senzorov (často po nevyhnutnom zosilnení) na procesy vnímané našimi zmyslami. Záznamníky dokážu previesť a zobraziť skúmaný proces alebo funkciu v rôznych formách, napríklad v odchýlke ručičky meracieho prístroja, digitálnej indikácii, odchýlke lúča na obrazovke osciloskopu, grafickom zázname na papier, fotografickú alebo magnetickú pásku, ako aj vo forme svetelných alebo zvukových signálov atď.

Vo väčšine typov zapisovačov sú hlavnými prvkami: prevodník energie kmitov elektrických potenciálov na mechanické (galvanometer, vibrátor), záznamový nástroj (pero s atramentom, atramentová tryska, písacia tyčinka, elektrónový lúč , atď.) a mechanizmus na skenovanie procesu v čase (mechanizmus pohonu pásky, elektronické skenovanie). Okrem toho môžu moderné zapisovače obsahovať množstvo pomocných jednotiek a systémov, ako sú spínače, zosilňovače, kalibrátory zisku a času, optické systémy na fotografovanie atď.

V lekárskych záznamových zariadeniach sa najviac používajú tri typy prevodníkov, vytvorené na základe troch rôznych princípov transformácie energie oscilácií elektrického potenciálu.

1. Využitie sily pôsobiacej na vodič s prúdom alebo feromagnetikum v magnetickom poli. Na tomto princípe sú navrhnuté rôzne systémy galvanometrov a vibrátorov, ktoré sa používajú v slučkových a atramentových osciloskopoch (zapisovačoch).

2. Využitie vychýlenia toku elektrónov (elektrónového lúča) v elektrickom a elektromagnetickom poli. Tento princíp je realizovaný pomocou katódových trubíc, ktoré sú hlavnou súčasťou elektronických (katódových) osciloskopov.

3. Využitie vlastnosti feromagnetických materiálov zmagnetizovať sa vplyvom magnetického poľa a udržať ho štát. Na tomto princípe sú konštruované rôzne typy magnetofónov a magnetografov.

galvanometre a vibrátory. Tieto zariadenia majú rovnaký princíp činnosti, ale líšia sa dizajnom, a preto sa navzájom výrazne líšia citlivosťou, zotrvačnosťou a schopnosťou reprodukovať signály rôznych frekvencií. Existujú galvanometre a vibrátory magnetoelektrických a elektromagnetických systémov.

magnetoelektrický systém premena elektrických signálov na mechanický efekt sa dosiahne pohybom vodiča (ktorým preteká elektrický prúd) v konštantnom magnetickom poli. Vodič elektrického prúdu môže byť vyrobený vo forme tenkej šnúrky, slučky alebo viacotáčkového rámu. Na konštrukciu magnetoelektrických vibrátorov sa používa viacotáčkový rám.

V galvanometroch (vibrátoroch) elektromagnetický systém magnetické pole, v ktorom je umiestnené feromagnetikum 8, vytvorený permanentným magnetom 1 a špeciálne vinutie 4. Toto vinutie pri prechode elektrického prúdu vytvára elektromagnetické pole, ktorého vlastnosti sú určené smerom sily prúdu prechádzajúceho vinutím. Pri interakcii týchto polí vzniká krútiaci moment, pod vplyvom ktorého sa pohybuje feromagnetická kotva.

Použitie rôznych systémov schopných zobraziť pohyb pohyblivých prvkov galvanometrov (vibrátorov) umožňuje navrhovať rôzne typy záznamníkov, napríklad strunový galvanometer, zrkadlový galvanometer, slučkový osciloskop, záznamníky s priamo viditeľným záznamom ( atramentové pero, atramentové tlačiarne, kopírky, termálne, tlačiarenské atď.).

Strunový galvanometer. V týchto zariadeniach je smer pohybu struny v silnom magnetickom poli určený smerom prúdu aplikovaného na ňu a veľkosť pohybu je určená silou prúdu, ktorý ňou prechádza. Vibrácie strún možno premietať na plátno pomocou optického systému a zaznamenávať na pohyblivý fotografický papier alebo film.

Strunové galvanometre sú relatívne rýchle; ich pokročilé modely sú schopné reprodukovať signály až do 1000 Hz. Ich citlivosť závisí od veľkosti magnetického poľa a vlastností struny (elasticita a priemer). Čím je struna tenšia (2-5 mikrónov) a čím silnejšie je magnetické pole, tým vyššia je citlivosť strunového galvanometra. Mnohé strunové galvanometre sú tak citlivé, že sa dajú použiť bez zosilňovačov. Predtým sa používali na zaznamenávanie elektrokardiogramu a membránových potenciálov buniek.

Zrkadlový galvanometer. Ak je malé svetelné zrkadlo upevnené na slučke alebo viacotáčkovom ráme 6, potom, keď prejde prúd, bude sa pohybovať spolu so slučkou alebo rámom (smer pohybu na obr. 14 je znázornený šípkou). Na zrkadlo sa pomocou iluminátora nasmeruje lúč svetla a odrazený lúč (zajačik) sa premietne na priesvitnú clonu, na mierke ktorej sa posudzuje smer a veľkosť vychýlenia odrazeného lúča. V tomto prípade môžu byť zrkadlové galvanometre použité ako nezávislé záznamové zariadenia.

V súčasnosti sa zrkadlové galvanometre používajú ako výstupné zariadenia v tzv slučkové osciloskopy.

Na zaznamenávanie študovaného pokroku a jeho sledovanie využívajú slučkové osciloskopy špeciálny optický systém . Z iluminátora 1 lúč svetla cez šošovku 2 a clonu 3 pomocou zrkadla 4 je nasmerovaný do zrkadla galvanometra 5 a šošovky 6 je rozdelená do dvoch zväzkov. Jeden lúč svetla je zaostrený šošovkou 7 na povrch pohyblivého fotografického papiera (filmu), ktorý je ťahaný páskovou mechanikou 8. Druhý lúč pomocou cylindrickej šošovky - hranol 9 je nasmerovaný na rotujúci mnohostranný zrkadlový bubon 10 a v odraze od nej padá na matnú obrazovku 11. Vďaka rotácii zrkadlového bubna sa skúmaný proces rozmiestni na obrazovke a slúži na vizuálne pozorovanie.

Kombinácia strunových a zrkadlových galvanometrov s optickými systémami umožňuje zaznamenávať skúmané procesy fotografickou metódou alebo metódou ultrafialového záznamu. Ten umožňuje získať viditeľný záznam niekoľko sekúnd po expozícii bez vyvolania.

Záznamníky s priamo viditeľným vstupom. V rekordéroch tohto typu sú prevodníky elektrického signálu magnetoelektrické (rámové) alebo elektromagnetické vibrátory, na ktorých pohyblivých prvkoch sú namiesto zrkadla upevnené rôzne záznamové nástroje.

Rekordéry atramentových pier. Tento typ zariadenia je široko používaný pri registrácii fyziologických funkcií. V nich je pero 5 upevnené na ráme alebo feromagnetickej kotve 2, ktoré sú v poli magnetu 1 . Perie spojené elastickou hadičkou 4 s atramentovou nádržkou 3. Skúmaný proces je zaznamenaný na papierovej páske. 6. Zapisovače atramentových pier sa ľahko používajú a sú celkom vhodné na riešenie mnohých problémov. Úspešne sa používajú v elektroencefalografoch, elektrokardiografoch, elektrogastrografoch a iných zariadeniach. Registrátory atramentových pier však majú množstvo významných nedostatkov. Sú zotrvačné a neumožňujú zaznamenávať elektrické kmity s frekvenciou presahujúcou 150 Hz. V tomto ohľade sú nevhodné napríklad na zaznamenávanie rýchlych procesov, ako sú bioprúdy nervov a nervových buniek a pod. Okrem toho nahrávanie atramentovým perom (bez špeciálnej korekcie) vnáša do skúmaného procesu radiálne skreslenia v dôsledku oblúkový pohyb pera po papieri.

Metóda registrácie atramentovej tlačiarne. Táto metóda je založená na prechode cez kapiláru (v priemere 5-8 μm) namontovanú na vibrátore, prúd atramentu pod tlakom 20 kg/cm2: atrament dopadajúci na pohyblivú papierovú pásku zanecháva stopu v tvar krivky skúmaného procesu.

Metóda záznamu prúdom je vysoko citlivá a má malú zotrvačnosť. Umožňuje vám spojiť pohodlie viditeľného záznamu s možnosťou registrovať elektrické signály v širokom frekvenčnom rozsahu (od 0 do 1500 Hz). Tieto zapisovače však vyžadujú použitie špeciálnych atramentov veľmi vysokej kvality (jednotnosť zloženia).

Vo všetkých rekordéroch s priamo viditeľným záznamom je rýchlosť záznamového nosiča (papiera) určovaná mechanickým rozmetaním a nepresahuje 200 mm/s, pričom nasadenie rýchlych procesov si vyžaduje vysoké rýchlosti záznamu, ktoré sa dosahuje pomocou elektronického rozmetania v katódové osciloskopy.

Elektronické (katódové) osciloskopy. Ide o univerzálne záznamové zariadenia. Sú prakticky bez zotrvačnosti a vďaka prítomnosti zosilňovačov majú vysokú citlivosť. Tieto zariadenia umožňujú skúmať a zaznamenávať pomalé aj rýchle oscilácie elektrických potenciálov s amplitúdou do 1 μV alebo menej. Výstupným záznamovým zariadením katódového osciloskopu je katódová trubica s elektrostatickým alebo elektromagnetickým vychyľovaním elektrónového lúča.

Princípom činnosti katódovej trubice je interakcia toku elektrónov emitovaných katódou a zaostrených systémom elektronických šošoviek s elektrostatickým alebo elektromagnetickým poľom vychyľovacích elektród.

Katódová trubica pozostáva zo sklenenej nádoby, vo vnútri ktorej je zdroj elektrónov vo vysokom vákuu a sústava elektród (vodidlá, zaostrovanie a vychyľovanie), ktoré riadia elektrónový lúč.

Zdrojom elektrónov je katóda 2, vyhrievané vlákno 1. Záporne nabité elektróny cez riadiacu mriežku 3 priťahovaný systémom kladne nabitých anód 4, 5 A 6. V tomto prípade sa z elektrónov vytvorí elektrónový lúč, ktorý prechádza medzi vertikálou 7 a horizontálou 8 vychyľovacie doštičky a smerujúce na tienidlo 9, pokryté fosforom (látka, ktorá má schopnosť žiariť pri interakcii s elektrónmi). ovládacia mriežka 3 má negatívny potenciál vzhľadom na katódu, ktorého hodnota je regulovaná potenciometrom 10. Keď sa zmení potenciál mriežky (pomocou potenciometra), zmení sa hustota toku elektrónov v elektrónovom lúči a následne sa zmení jas lúča na obrazovke. Zaostrenie elektrónového lúča sa vykonáva pomocou potenciometra 10 t.j. v dôsledku zmeny kladného potenciálu na druhej anóde 5.

Horizontálne a vertikálne vychyľovacie dosky riadia pohyb elektrického lúča v horizontálnej a vertikálnej rovine, na čo sú napájané potenciálmi z horizontálnych zosilňovačov. (b, x 1 A x 2) a vertikálne (a, y 1 A o 2) vychýlenie lúča. Ak sa na vodorovné vychyľovacie dosky privedie pílovité napätie, lúč osciloskopu sa bude pohybovať v horizontálnej rovine zľava doprava. Zmenou prevádzkového režimu generátora pílového napätia môžete ovládať rýchlosť rozmietania, t.j. rýchlosť lúča prechádzajúceho cez obrazovku osciloskopu. Je to nevyhnutné, pretože skúmané procesy (signály) majú rôzne časovo-frekvenčné parametre.

Skúmaný proces (signál) sa zvyčajne aplikuje na zvislé vychyľovacie dosky, ktoré pohybujú lúčom nahor alebo nadol v závislosti od znamienka a veľkosti napätia, ktoré je na ne privedené. Potenciály aplikované na dosky teda riadia pohyb lúča pozdĺž horizontály ( X) a vertikálne ( pri) na osi, t. j. nasadzujú skúmaný proces.

Registrácia študovaných procesov z obrazovky katódového osciloskopu sa vykonáva fotograficky pomocou svetelných kamier alebo špeciálnych kamier.

Magnetografy. Registrácia elektrických procesov na feromagnetickej páske je pohodlná, pretože takto zaznamenané informácie možno dlhodobo uchovávať a mnohokrát reprodukovať. Pomocou rôznych registrátorov sa dá previesť na viditeľný záznam s inou mierkou skenovania. Tieto informácie je možné po skončení experimentu spracovať pomocou rôznych automatických zariadení a elektronických počítačov. Magnetografy tiež umožňujú zaznamenať protokol experimentu.

ELEKTRONICKÉ POČÍTAČE

Počítače sú v moderných podmienkach neoddeliteľnou súčasťou výskumných laboratórií, keďže elektronické počítače výrazne zvyšujú efektivitu výskumníkov. Zadávanie údajov o skúmanom procese je možné vykonať rôznymi spôsobmi: ) alebo z medzipamäťového média (napr. dierny štítok alebo dierna páska, na ktorej sú informácie zakódované).

Najpohodlnejšie a najekonomickejšie je však zadávať informácie do počítača pomocou špeciálneho zariadenia - prevodníka amplitúdy na digitálny (ADC). Prevodník amplitúdy na digitálny transformuje parametre amplitúdy a času skúmaného procesu (napríklad amplitúdu a trvanie rôznych komponentov EKG) na digitálny kód, ktorý je vnímaný, analyzovaný a spracovávaný počítačovým procesorom. Informácie spracované matematicky (podľa daných programov) v počítači môžu byť prezentované v rôznych formách: vo forme tabuľky vytlačenej na digitálnej tlačiarni; vo forme grafu zostaveného grafovým plotrom; ako obrázok na obrazovke alebo v inej forme. Zároveň je výskumník oslobodený od rutinnej práce nielen pri meraní, výpočtoch, matematickej analýze výsledkov, ale aj od potreby zostavovať tabuľky a zostavovať grafy.

ZARIADENIA NA ŠPECIÁLNE ÚČELY

Špeciálne zariadenia sú zvyčajne navrhnuté tak, aby zaznamenávali akúkoľvek jednu funkciu alebo proces, napríklad elektrokardiogramy, elektroencefalogramy, elektrogastrogramy atď. Takéto špecializované zariadenia sú spravidla kompaktné, ľahko ovládateľné a vhodné pre klinický výskum. Pozostáva z rôznych univerzálnych blokov (systémov), preto znalosť základnej štruktúry jednotlivých blokov uľahčuje pochopenie činnosti jednoúčelových zariadení. Všeobecná štruktúra špeciálneho zariadenia zahŕňa elektródy alebo snímač, spínač, zosilňovač, záznamník a napájací zdroj. Podrobnejšie oboznámenie sa s každým zariadením sa vykonáva pomocou návodu na použitie dodávaného so zariadením.

Elektrostimulátory. Do polovice tohto storočia sa na elektrickú stimuláciu biologických objektov používali indukčné cievky, ktoré sú dnes úplne nahradené tzv. elektrostimulátory. Elektrostimulátor je jedným z najbežnejších a najpotrebnejších zariadení. Poskytuje optimálne podmienky pre podráždenie tkaniva (s najmenším poranením pri dlhšej stimulácii) a jeho použitie je pohodlné.

Na výskumné účely je vhodné použiť stimulátor, ktorý v závislosti od podmienok experimentu môže slúžiť buď generátor prúdu, alebo generátor napätia. Vnútorný odpor výstupného zariadenia takéhoto stimulátora možno meniť v súlade s cieľmi experimentu. Mal by byť buď 30-40 krát väčší ako odpor predmetu štúdia (pri prevádzke v režime "generátora prúdu"), alebo rovnaký počet krát menej (v režime "generátora napätia"). Takéto univerzálne stimulátory sú však zložité a ťažkopádne, preto je v podmienkach fyziologickej dielne lepšie používať jednoduchšie zariadenia.

Stimulátor pozostáva z niekoľkých blokov (kaskád), ktorých hlavný účel nezávisí od typu stimulátora. Zvážte vymenovanie jednotlivých kaskád stimulátora a súvisiaceho riadiaceho orgánu na príklade pulzného fyziologického stimulátora SIF-5.

Generátor frekvencie opakovania impulzov (hlavný oscilátor) je často navrhnutý podľa obvodu multivibrátora; môže pracovať v pohotovostnom a nepretržitom režime. Pri prevádzke v pohotovostnom režime môže hlavný oscilátor generovať impulzy alebo pri stlačení tlačidla "Štart". 9, alebo keď sú spúšťacie signály privedené na vstup multivibrátora z iného zdroja impulzov. V prvom prípade sa generuje iba jeden impulz, v druhom bude frekvencia impulzov zodpovedať frekvencii spúšťacích signálov. V nepretržitej prevádzke 8 budiaci oscilátor stimulátora generuje impulzy nepretržite, ich frekvenciu / možno meniť od zlomkov hertzov až po niekoľko stoviek hertzov.

Impulzy z hlavného oscilátora sa privádzajú do ďalšieho stupňa stimulátora – oneskorovacieho stupňa, a možno ich použiť aj na spustenie rozmietania osciloskopu (synchronizačný impulz 10), V štádiu oneskorenia 2 impulz hlavného oscilátora môže byť oneskorený o 1 - 1000 ms. Stupeň oneskorenia umožňuje (napríklad pri štúdiu evokovaných potenciálov), bez ohľadu na rýchlosť osciloskopu, nastaviť potenciál na obrazovke osciloskopu na miesto vhodné na registráciu.

Impulzy zo štádia oneskorenia možno použiť na spustenie ďalších stimulátorov, ak sa v experimente použije niekoľko stimulátorov a ich činnosť je potrebné synchronizovať. Okrem toho sú impulzy privádzané zo stupňa oneskorenia na vstup stupňa generovania výstupného signálu. V tejto kaskáde sa vytvárajú impulzy pravouhlého (alebo iného) tvaru s určitým trvaním 3, potom sa prenesú do výkonového zosilňovača, ktorý vám umožní nastaviť ich amplitúdu 4.

Z výstupu stimulátora 5 cez spojovacie vodiče a stimulačné elektródy sa do predmetu štúdia prenášajú impulzy požadovaného tvaru, trvania a amplitúdy. Polarita výstupných impulzov 6 možno zmeniť. Na zníženie artefaktu podráždenia majú niektoré typy stimulátorov izolačné transformátory 7, iné majú vysokofrekvenčné výstupné zariadenia.

Na vzdelávacie aj výskumné účely sa používajú aj stimulanty iných typov, napríklad NSE-01, EST-10A, IS-01 atď.

Okrem stimulátorov impulzov sa používajú fyziologické experimenty foto- A fonostimulátory. Ich zariadenie je v mnohých ohľadoch principiálne podobné zariadeniu impulzného stimulátora. Rozdiel je najmä v štruktúre výstupný blok, ktorý generuje svetelné signály vo fotostimulátore alebo zvukové signály vo fonostimulátore.

Ergometre. Na vytvorenie funkčného zaťaženia jednotlivých orgánov, systémov a tela ako celku sa široko používa ergometre rôzne druhy. Umožňujú vytvoriť buď lokálnu alebo všeobecnú funkčnú záťaž, dávku a určiť jej hodnotu. Najbežnejšie zariadenia tohto typu sú prstový ergograf, bicyklové ergometre A bežecký pás. Existujú bežecké pásy (bežecké pásy) a pre zvieratá.

Kamery. Kamery na rôzne účely sa široko používajú pri vytváraní určitých podmienok pre predmet štúdia. Existovať izolačné komory, tepelné komory, tlakové komory s vysokotlakové a nízkotlakové komory s lúčové a zvukové inštalácie atď V súčasnosti sú navrhnuté komory, ktoré umožňujú vytvárať umelá mikroklíma a študovať reakcie predmetu štúdia na rôzne vplyvy.

ZÁKLADNÉ PRAVIDLÁ PREVÁDZKY ELEKTRONICKÝCH ZARIADENÍ

Okrem všeobecných pravidiel pre manipuláciu s technikou je potrebné v každom jednotlivom prípade sa najskôr oboznámiť s pravidlami obsluhy neznámeho zariadenia a až potom s ním začať pracovať. Toto je obzvlášť dôležité na klinike, pretože niektoré zariadenia, ak sa s nimi nesprávne zaobchádza, predstavujú nebezpečenstvo pre pacienta (prístroj na štúdium excitability nervov a svalov - elektrický impulz a mnohé ďalšie). Základné pravidlá sú nasledovné.

Pred zapnutím zariadenia je potrebné: ​​1) uistiť sa, že sieťové napätie zodpovedá napätiu, na ktoré je zariadenie konštruované alebo na ktoré je momentálne spínaný jeho výkonový transformátor; 2) uzemnite zariadenie, t. j. pripojte svorku (alebo „zemnú“ zásuvku) k zbernici uzemňovacej slučky alebo vodovodnej sieti (zariadenia by v žiadnom prípade nemali byť uzemnené k prvkom plynovej elektroinštalácie); 3) skontrolujte všetky vodiče sieťového prúdu (funkčnosť izolácie a prítomnosť zástrčiek), je prísne zakázané zapájať holé konce vodičov do napájacích zásuviek; 4) skontrolujte vodiče určené na spínanie zariadení a zostavenie pracovného obvodu (nemali by mať miesta bez izolácie); 5) skontrolujte prepínače a ostatné sieťové prepínače pre všetky zariadenia - musia byť v polohe „vypnuté“.

Zaradenie zariadení do siete by sa malo vykonávať pomocou prepínačov umiestnených na zariadeniach.

Po zapnutí zariadení by ste mali: 1) skontrolovať pomocou kontroliek, či sú všetky zariadenia napájané (ak kontrolka nesvieti, musíte kontaktovať učiteľa a spoločne zistiť príčinu poruchy; najčastejšie je to spôsobené na poistku zariadenia alebo vypálenú žiarovku kontrolky); 2) pamätajte, že elektrónkové elektronické zariadenia začnú pracovať stabilne až po predhriatí počas 15-30 minút; pre väčšinu tranzistorových zariadení je toto obdobie až 2-5 minút.

Práca 1

Predmet: "Testovanie záťaže vo fyziologickom experimente"

Cieľ: študovať najznámejšie testovacie metódy a kombinované modely a testy používané na štúdium fyzickej odolnosti na laboratórnych zvieratách, emočnej stability a úzkosti.

Otázky pre samoukov

1. Podmienky a postup hodnotenia submaximálnej výkonnosti (test RWC 170).

2. Testovanie fyzickej odolnosti na laboratórnych zvieratách (beh na páse, plávanie). Význam.

3. Otestujte "Otvorené pole". Jeho popis a význam.

4. Podstata multiparametrického testu, jeho popis.

Literatúra

Práca 2

Predmet: "Nástroj a metódy na štúdium elektrofyziologických funkcií"

Cieľ: oboznámenie sa s podmienkami a trendmi vzniku a rozvoja elektrofyziológie, uvedenie do sféry praktického využitia prístrojov. Štúdium elektrofyziologických metód.

Otázky pre samoukov

1. Predmet a úlohy elektrofyziológie.

2. Vznik a prvé kroky elektrofyziológie.

3. Oblasti praktického využitia elektrofyziológie.

4. Schémy väzieb medzi zariadeniami a objektmi výskumu.

5. Elektronické zariadenia a pravidlá prevádzky elektronických zariadení.

6. Elektrofyziologické metódy (extracelulárny a intracelulárny záznam a záznam biopotenciálov, metóda evokovaného potenciálu, elektroencefalografia, elektrokarunografia.

Literatúra

1. Batuev A.S. Vyššia nervová aktivita. M., 1991

2. Veľký workshop o fyziológii človeka a zvierat. / Ed. B.A. Kudryashova - M.: Vyššia škola, 1984

3. Guminsky A.A., Leonťeva N.N., Marinova K.V. Sprievodca laboratórnymi štúdiami všeobecnej fyziológie. - M .: Vzdelávanie, 1990

4. Malý workshop o fyziológii človeka a zvierat. / Ed. A.S. Batueva - Petrohrad: Vydavateľstvo Štátnej univerzity v Petrohrade, 2001

5. Metódy a základné experimenty na štúdium mozgu a správania. J. Buresh, O. Bureshiva, D. Houston / Preložené z angličtiny. - M .: Vyššia škola, 1991

6. Výskumné metódy v psychofyziológii. / Ed. A.S. Batueva - Petrohrad, 1994

7. Metódy klinickej neurofyziológie. / Ed. V.B. Grechina - L., 1977

8. Všeobecný kurz fyziológie človeka a zvierat. V 2 T. / Ed. PEKLO. Nozdrachev - M., 1991

9. Workshop o normálnej fyziológii. / Ed. NA. Agadzhanyan - M .: Vydavateľstvo univerzity RUDN, 1996

Práca 3

Predmet: "Metodické techniky používané pri vedení chronického experimentu"

Cieľ: študovať hlavné teoretické problémy súvisiace s praktizovanými operačnými technikami v experimentálnej fyziológii.

Otázky pre samoukov

1. Podmienky.

2. Uloženie fistúl. Technika aplikácie rôznych typov švov.

3. Heterogénne nervové, neuromuskulárne, neurovaskulárne a neuroglandulárne anastomózy.

4. Perfúzia tkanív a orgánov.

5. Kanylácia.

6. Zavedenie značených atómov a biologických substrátov.

7. Pozitrónová emisná tomografia.

Literatúra

1. Batuev A.S. Vyššia nervová aktivita. M., 1991

2. Veľký workshop o fyziológii človeka a zvierat. / Ed. B.A. Kudryashova - M.: Vyššia škola, 1984

3. Guminsky A.A., Leonťeva N.N., Marinova K.V. Sprievodca laboratórnymi štúdiami všeobecnej fyziológie. - M .: Vzdelávanie, 1990

4. Malý workshop o fyziológii človeka a zvierat. / Ed. A.S. Batueva - Petrohrad: Vydavateľstvo Štátnej univerzity v Petrohrade, 2001

5. Metódy a základné experimenty na štúdium mozgu a správania. J. Buresh, O. Bureshiva, D. Houston / Preložené z angličtiny. - M .: Vyššia škola, 1991

6. Výskumné metódy v psychofyziológii. / Ed. A.S. Batueva - Petrohrad, 1994

7. Metódy klinickej neurofyziológie. / Ed. V.B. Grechina - L., 1977

8. Všeobecný kurz fyziológie človeka a zvierat. V 2 T. / Ed. PEKLO. Nozdrachev - M., 1991

9. Workshop o normálnej fyziológii. / Ed. NA. Agadzhanyan - M .: Vydavateľstvo univerzity RUDN, 1996

Práca 4

Predmet: "Elektrofyziologické metódy"

Otázky pre samoukov

1. História štúdia bioelektrických javov.

2. Generátory elektrického prúdu a napätia.

3. Elektródy a zosilňovače.

4. Záznamové zariadenia.

5. Mikroelektródová technika a výroba mikroelektród.

6. Fyziologická univerzálna komplexná inštalácia.

7. Stereotaktická technika. Stereotaktické atlasy.

Literatúra

1. Batuev A.S. Vyššia nervová aktivita. M., 1991

2. Veľký workshop o fyziológii človeka a zvierat. / Ed. B.A. Kudryashova - M.: Vyššia škola, 1984

3. Guminsky A.A., Leonťeva N.N., Marinova K.V. Sprievodca laboratórnymi štúdiami všeobecnej fyziológie. - M .: Vzdelávanie, 1990

4. Malý workshop o fyziológii človeka a zvierat. / Ed. A.S. Batueva - Petrohrad: Vydavateľstvo Štátnej univerzity v Petrohrade, 2001

5. Metódy a základné experimenty na štúdium mozgu a správania. J. Buresh, O. Bureshiva, D. Houston / Preložené z angličtiny. - M .: Vyššia škola, 1991

6. Výskumné metódy v psychofyziológii. / Ed. A.S. Batueva - Petrohrad, 1994

7. Metódy klinickej neurofyziológie. / Ed. V.B. Grechina - L., 1977

8. Všeobecný kurz fyziológie človeka a zvierat. V 2 T. / Ed. PEKLO. Nozdrachev - M., 1991

9. Workshop o normálnej fyziológii. / Ed. NA. Agadzhanyan - M .: Vydavateľstvo univerzity RUDN, 1996

Práca 5

Predmet: "Biochemické a histochemické metódy vo fyziológii"

Otázky pre samoukov

1. Chemické mapovanie mozgu.

2. Metódy zisťovania lokalizácie rezistorov v štruktúrach periférneho nervového systému.

3. Odhalenie lokalizácie rezistorov v štruktúrach centrálneho nervového systému.

4. Odhalenie lokalizácie receptorov v cieľových orgánoch.

5. Stanovenie funkčnej aktivity orgánu alebo orgánového systému koncentráciou vylučovaného hormónu, neurohormónu alebo inej biologicky aktívnej látky.

Literatúra

1. Batuev A.S. Vyššia nervová aktivita. M., 1991

2. Veľký workshop o fyziológii človeka a zvierat. / Ed. B.A. Kudryashova - M.: Vyššia škola, 1984

3. Guminsky A.A., Leonťeva N.N., Marinova K.V. Sprievodca laboratórnymi štúdiami všeobecnej fyziológie. - M .: Vzdelávanie, 1990

4. Malý workshop o fyziológii človeka a zvierat. / Ed. A.S. Batueva - Petrohrad: Vydavateľstvo Štátnej univerzity v Petrohrade, 2001

5. Metódy a základné experimenty na štúdium mozgu a správania. J. Buresh, O. Bureshiva, D. Houston / Preložené z angličtiny. - M .: Vyššia škola, 1991

6. Výskumné metódy v psychofyziológii. / Ed. A.S. Batueva - Petrohrad, 1994

7. Metódy klinickej neurofyziológie. / Ed. V.B. Grechina - L., 1977

8. Všeobecný kurz fyziológie človeka a zvierat. V 2 T. / Ed. PEKLO. Nozdrachev - M., 1991

9. Workshop o normálnej fyziológii. / Ed. NA. Agadzhanyan - M .: Vydavateľstvo univerzity RUDN, 1996

Práca 6

Predmet: "Histologické a neuroanatomické metódy"

Otázky pre samoukov

1. Perfúzia.

2. Extrakcia mozgu.

3. Vytváranie blokov mozgového tkaniva.

4. Vytváranie sekcií.

5. Príprava želatínovaných podložných sklíčok.

6. Montáž plátkov.

7. Fotografovanie nezafarbených rezov.

8. Farbenie.

Literatúra

1. Batuev A.S. Vyššia nervová aktivita. M., 1991

2. Veľký workshop o fyziológii človeka a zvierat. / Ed. B.A. Kudryashova - M.: Vyššia škola, 1984

3. Guminsky A.A., Leonťeva N.N., Marinova K.V. Sprievodca laboratórnymi štúdiami všeobecnej fyziológie. - M .: Vzdelávanie, 1990

4. Malý workshop o fyziológii človeka a zvierat. / Ed. A.S. Batueva - Petrohrad: Vydavateľstvo Štátnej univerzity v Petrohrade, 2001

5. Metódy a základné experimenty na štúdium mozgu a správania. J. Buresh, O. Bureshiva, D. Houston / Preložené z angličtiny. - M .: Vyššia škola, 1991

6. Výskumné metódy v psychofyziológii. / Ed. A.S. Batueva - Petrohrad, 1994

7. Metódy klinickej neurofyziológie. / Ed. V.B. Grechina - L., 1977

8. Všeobecný kurz fyziológie človeka a zvierat. V 2 T. / Ed. PEKLO. Nozdrachev - M., 1991

9. Workshop o normálnej fyziológii. / Ed. NA. Agadzhanyan - M .: Vydavateľstvo univerzity RUDN, 1996

Práca 7

Predmet: "Štúdium rôznych metód a techník pri štúdiu somatosenzorických systémov tela"

Otázky pre samoukov

1. Všeobecné princípy koordinovanej svalovej inervácie.

2. Recipročná inervácia antagonistických svalov.

3. Chrbtové zviera.

4. Monosympatický a polysympatický reflexný oblúk.

5. Reverzibilné vylúčenie cerebellum u potkanov.

6. Chemická deštrukcia mozgových štruktúr.

7. Aspiračná metóda.

Literatúra

1. Batuev A.S. Vyššia nervová aktivita. M., 1991

2. Veľký workshop o fyziológii človeka a zvierat. / Ed. B.A. Kudryashova - M.: Vyššia škola, 1984

3. Guminsky A.A., Leonťeva N.N., Marinova K.V. Sprievodca laboratórnymi štúdiami všeobecnej fyziológie. - M .: Vzdelávanie, 1990

4. Malý workshop o fyziológii človeka a zvierat. / Ed. A.S. Batueva - Petrohrad: Vydavateľstvo Štátnej univerzity v Petrohrade, 2001

5. Metódy a základné experimenty na štúdium mozgu a správania. J. Buresh, O. Bureshiva, D. Houston / Preložené z angličtiny. - M .: Vyššia škola, 1991

6. Výskumné metódy v psychofyziológii. / Ed. A.S. Batueva - Petrohrad, 1994

7. Metódy klinickej neurofyziológie. / Ed. V.B. Grechina - L., 1977

8. Všeobecný kurz fyziológie človeka a zvierat. V 2 T. / Ed. PEKLO. Nozdrachev - M., 1991

9. Workshop o normálnej fyziológii. / Ed. NA. Agadzhanyan - M .: Vydavateľstvo univerzity RUDN, 1996

Práca 8

Predmet: "Štúdium rôznych metód a techník pri štúdiu viscerálnych systémov tela"

Otázky pre samoukov

1. Registrácia akčného potenciálu (AP) myokardu žalúdka a jeho zmien pri stimulácii vagosympatického kmeňa.

2. Štúdium parasympatických a sympatických vplyvov na silu a frekvenciu srdcových kontrakcií.

3. Autoregulačná funkcia intrakardiálneho nervového systému.

4. Viscero-kardiálne reflexy.

5. Topografia a anatomické charakteristiky endokrinných žliaz potkana.

6. Úloha pohlavných žliaz v regulácii sekundárnych pohlavných znakov.

7. Biochemické a imunoenzymatické stanovenie hladiny kortikosteroidných hormónov v biologických tekutinách potkanov a ľudí.

Literatúra

1. Batuev A.S. Vyššia nervová aktivita. M., 1991

2. Veľký workshop o fyziológii človeka a zvierat. / Ed. B.A. Kudryashova - M.: Vyššia škola, 1984

3. Guminsky A.A., Leonťeva N.N., Marinova K.V. Sprievodca laboratórnymi štúdiami všeobecnej fyziológie. - M .: Vzdelávanie, 1990

4. Malý workshop o fyziológii človeka a zvierat. / Ed. A.S. Batueva - Petrohrad: Vydavateľstvo Štátnej univerzity v Petrohrade, 2001

5. Metódy a základné experimenty na štúdium mozgu a správania. J. Buresh, O. Bureshiva, D. Houston / Preložené z angličtiny. - M .: Vyššia škola, 1991

6. Výskumné metódy v psychofyziológii. / Ed. A.S. Batueva - Petrohrad, 1994

7. Metódy klinickej neurofyziológie. / Ed. V.B. Grechina - L., 1977

8. Všeobecný kurz fyziológie človeka a zvierat. V 2 T. / Ed. PEKLO. Nozdrachev - M., 1991

9. Workshop o normálnej fyziológii. / Ed. NA. Agadzhanyan - M .: Vydavateľstvo univerzity RUDN, 1996

Práca 9

Predmet: "Metódy na štúdium vyššej nervovej aktivity"

Otázky pre samoukov

1. Metóda rozvoja podmienených reflexov.

2. Klasické a operantné metódy rozvoja podmienených reflexov.

3. Metódy štúdia krátkodobej a dlhodobej pamäti.

4. Neurologické testovanie u potkanov.

5. Meranie štruktúry správania.

6. Rozvoj inštrumentálnych podmienených reflexov.

7. Štatistické metódy používané vo fyziológii.

Literatúra

1. Batuev A.S. Vyššia nervová aktivita. M., 1991

2. Veľký workshop o fyziológii človeka a zvierat. / Ed. B.A. Kudryashova - M.: Vyššia škola, 1984

3. Guminsky A.A., Leonťeva N.N., Marinova K.V. Sprievodca laboratórnymi štúdiami všeobecnej fyziológie. - M .: Vzdelávanie, 1990

4. Malý workshop o fyziológii človeka a zvierat. / Ed. A.S. Batueva - Petrohrad: Vydavateľstvo Štátnej univerzity v Petrohrade, 2001

5. Metódy a základné experimenty na štúdium mozgu a správania. J. Buresh, O. Bureshiva, D. Houston / Preložené z angličtiny. - M .: Vyššia škola, 1991

6. Výskumné metódy v psychofyziológii. / Ed. A.S. Batueva - Petrohrad, 1994

7. Metódy klinickej neurofyziológie. / Ed. V.B. Grechina - L., 1977

8. Všeobecný kurz fyziológie človeka a zvierat. V 2 T. / Ed. PEKLO. Nozdrachev - M., 1991

9. Workshop o normálnej fyziológii. / Ed. NA. Agadzhanyan - M .: Vydavateľstvo univerzity RUDN, 1996

Fyziológia vznikla ako samostatná veda v 15. storočí vďaka výskumu Harveyho a mnohých ďalších prírodných vedcov a od konca 15. do začiatku 16. storočia bola hlavnou metódou v oblasti fyziológie metóda experimentu. Metóda pozorovania je najstaršia, vznikla u Dr. Grécko, bol dobre rozvinutý v Egypte, na Dr. Východ, Tibet, Čína. Podstata tejto metódy spočíva v dlhodobom pozorovaní zmien funkcií a stavov tela, fixovaní týchto pozorovaní a pokiaľ je to možné, porovnávaní vizuálnych pozorovaní so zmenami na tele po otvorení. Hippokrates pripisoval povahu správania pozorovaným znakom. Vďaka svojim starostlivým pozorovaniam sformuloval doktrínu temperamentu. Metóda pozorovania je vo fyziológii (najmä v psychofyziológii) široko používaná a v súčasnosti sa metóda pozorovania kombinuje s metódou chronického experimentu.
Experimentálna metóda. Fyziologický experiment je na rozdiel od jednoduchého pozorovania cieľavedomý zásah do bežného podávania organizmu, určený na objasnenie podstaty a vlastností jeho funkcií, ich vzťahov s inými funkciami a s faktormi prostredia. Zákrok si často vyžaduje aj chirurgickú prípravu zvieraťa, ktoré môže nosiť: 1) akútne (vivisekcia, od slova vivo - živý, sekcia - secu, t.j. secu pre živého), 2) chronické (experimentálno-chirurgické) formy. V tomto ohľade je experiment rozdelený na 2 typy: akútny (vivisekcia) a chronický. Vivisekcia je forma experimentu vykonávaná na imobilizovanom zvierati. Prvýkrát sa vivisekcia začala používať v stredoveku, ale do fyziologickej vedy sa začala široko zavádzať v renesancii (XV-XVII storočia). Anestézia v tom čase nebola známa a zviera bolo pevne fixované 4 končatinami, pričom prežívalo muky. To bol dôvod vzniku filozofických skupín a prúdov. Animalizmus (trendy, presadzovanie humánneho postoja k zvieratám a presadzovanie ukončenia týrania zvierat, v súčasnosti sa presadzuje animalizmus), vitalizmus (obhajoba, aby sa experimenty nerobili na zvieratách bez anestézie a dobrovoľníkov), mechanizmus (správne identifikovaný vyskytujúce sa u živočícha s procesmi v neživej prírode, významným predstaviteľom mechanizmu bol francúzsky fyzik, mechanik a fyziológ René Descartes), antropocentrizmus. Počnúc 19. storočím sa v akútnych experimentoch začala používať anestézia. To viedlo k porušeniu regulačných procesov zo strany vyšších procesov centrálneho nervového systému, v dôsledku čoho je narušená integrita reakcie tela a jeho spojenie s vonkajším prostredím. Takéto použitie anestézie a chirurgickej intervencie počas vivisekcie zavádza do akútneho experimentu nekontrolovateľné parametre, ktoré je ťažké vziať do úvahy a predvídať.
Akútny experiment, ako každá experimentálna metóda, má svoje výhody:
1) vivisekcia - jedna z analytických metód, umožňuje simulovať rôzne situácie Seminár
2) vivisekcia umožňuje získať výsledky v relatívne krátkom čase. nedostatky:
1) v akútnom experimente je vedomie vypnuté počas aplikácie anestézie, a preto je narušená integrita reakcie tela;
2) spojenie organizmu s prostredím je prerušené v prípadoch anestézie;
3) v neprítomnosti anestézie dochádza k nedostatočnému uvoľňovaniu stresových hormónov a endogénnych (produkovaných v tele) morfínu podobných endorfínov, ktoré majú analgetický účinok, ktorý je neadekvátny normálnemu fyziologickému stavu.
Chronický experiment – ​​dlhodobé pozorovanie po akútnom zásahu a obnovení vzťahov s okolím. Výhody chronického experimentu: telo je čo najbližšie k podmienkam intenzívnej existencie. Niektorí fyziológovia pripisujú nedostatky chronického experimentu tomu, že výsledky sa získavajú za pomerne dlhý čas. V chronickom experimente sa používa množstvo metodických techník a prístupov.
1. Elektrofyziologické metódy.
2. Spôsob nanášania fistúl na duté orgány a na orgány s vylučovacími kanálikmi.
Predchodcom fistulovej metódy bol Basov, avšak pri aplikovaní fistuly jeho metódou obsah žalúdka spadol do skúmavky spolu s tráviacimi šťavami, čo sťažovalo štúdium zloženia žalúdočnej šťavy, štádia trávenie, rýchlosť procesov trávenia a kvalita separovanej žalúdočnej šťavy pre rôzne zloženie potravy. Fistuly môžu byť superponované na žalúdku, vývodoch slinných žliaz, črevách, pažeráku atď. Rozdiel medzi Pavlovovou a Basovovou fistulou je v tom, že Pavlov aplikoval fistulu na „malú komoru“, ktorá bola umelo vytvorená chirurgicky a zachovaná tráviaca a humorálna regulácia. To Pavlovovi umožnilo odhaliť nielen kvalitatívne a kvantitatívne zloženie žalúdočnej šťavy na príjem potravy, ale aj mechanizmy nervovej a humorálnej regulácie trávenia v žalúdku. Za prácu v oblasti trávenia bol Pavlov ocenený Nobelovou cenou.
3. Heterogénne neurovaskulárne alebo neuromuskulárne anasthenózy. Ide o zmenu efektorového orgánu pri geneticky podmienenej nervovej regulácii funkcií. Uskutočnenie takýchto anasthenóz odhaľuje neprítomnosť alebo prítomnosť plasticity neurónov alebo nervových centier pri regulácii funkcií. Pri neurovaskulárnych anasténózach sú efektorovými orgánmi krvné cievy a teda v nich umiestnené chemo- a baroreceptory.
4. Transplantácia rôznych orgánov. Replantácia a odstránenie orgánov alebo rôznych častí mozgu (exstirpácia). V dôsledku odobratia orgánu vzniká hypofunkcia konkrétnej žľazy, následkom opätovnej výsadby situácia hyperfunkcie alebo nadbytku hormónov konkrétnej žľazy. Exstirpácia rôznych častí mozgu a mozgovej kôry odhaľuje funkcie týchto oddelení. Napríklad pri odstránení mozočku sa odhalila jeho účasť na regulácii pohybu, na udržiavaní držania tela a statokinetických reflexoch. Odstránenie rôznych častí mozgovej kôry umožnilo Brodmanovi rozdeliť kôru na 52 polí.
5. Spôsob transekcie mozgu a miechy. Umožňuje identifikovať funkčný význam každého oddelenia centrálneho nervového systému pri regulácii somatických a viscerálnych funkcií tela, ako aj pri regulácii správania.
6. Implantácia elektród do rôznych častí mozgu. Umožňuje identifikovať aktivitu a funkčný význam konkrétnej nervovej štruktúry pri regulácii telesných funkcií (motorické funkcie, viscerálne funkcie a mentálne). Elektródy implantované do mozgu sú vyrobené z inertných materiálov (to znamená, že musia byť omamné): platina, striebro, paládium. Elektródy umožňujú nielen odhaliť funkciu tej či onej oblasti, ale naopak, zaregistrovať, v ktorej časti mozgu vzhľad spôsobuje potenciál (BT) ako odpoveď na určité funkčné funkcie. Mikroelektródová technológia dáva človeku možnosť študovať fyziologické základy psychiky a správania.
7. Implantácia kanýl (mikro). Perfúzia je prechod roztokov rôzneho chemického zloženia našou zložkou alebo prítomnosťou metabolitov v nej (glukóza, PVC, kyselina mliečna) alebo obsahom biologicky aktívnych látok (hormóny, neurohormóny, endorfíny, enkefamíny a pod.). Kanyla vám umožňuje vstrekovať roztoky s rôznym obsahom do určitej oblasti mozgu a pozorovať zmeny funkčnej aktivity na strane motorického aparátu, vnútorných orgánov alebo správania, psychickej aktivity.
8. Zavedenie označených atómov a následné pozorovanie na pozitrónovom emisnom tomografe (PET). Najčastejšie sa podáva auroglukóza značená zlatom (zlato + glukóza). Podľa Greenovho obrazného vyjadrenia je ATP univerzálnym donorom energie vo všetkých živých systémoch a pri syntéze a resyntéze ATP je hlavným energetickým substrátom glukóza (resyntéza ATP môže nastať aj z kreatínfosfátu). Preto sa množstvo spotrebovanej glukózy používa na posúdenie funkčnej aktivity určitej časti mozgu, jej syntetickej aktivity. Glukóza je spotrebovaná bunkami, zatiaľ čo zlato nie je využité a hromadí sa v tejto oblasti. Podľa multiaktívneho zlata sa jeho množstvo posudzuje podľa syntetickej a funkčnej aktivity.
9. Stereotaktické metódy. Ide o metódy, pri ktorých sa vykonávajú chirurgické operácie na implantáciu elektród do určitej oblasti mozgu v súlade so stereotaxickým atlasom mozgu s následným záznamom priradených rýchlych a pomalých biopotenciálov, so záznamom evokovaných potenciálov, ako aj záznam EEG, myogramov.
10. Biochemické metódy. Ide o veľkú skupinu metód, ktorými sa v cirkulujúcich tekutinách, tkanivách a niekedy aj orgánoch stanovuje hladina katiónov, aniónov, neionizovaných prvkov (makro a mikroelementy), energetických látok, enzýmov, biologicky aktívnych látok (hormóny atď.). . Tieto metódy sa aplikujú buď in vivo (v inkubátoroch) alebo v tkanivách, ktoré naďalej vylučujú a syntetizujú produkované látky do inkubačného média. Biochemické metódy umožňujú hodnotiť funkčnú aktivitu konkrétneho orgánu alebo jeho časti a niekedy aj celého orgánového systému. Napríklad hladina 11-OCS sa môže použiť na posúdenie funkčnej aktivity fascikulárnej zóny kôry nadobličiek, ale hladina 11-OCS sa môže použiť aj na posúdenie funkčnej aktivity systému hypotalamus-hypofýza-nadobličky . Vo všeobecnosti, keďže 11-OCS je konečným produktom periférneho spojenia kôry nadobličiek. 11. Histochemické metódy. Imunologické metódy vo fyziológii.
12. Metódy štúdia fyziológie HND. Plánovanie experimentov Na plánovanie experimentov je potrebné poznať princípy a taktiku výskumu, vedecký prístup, ktoré sa najlepšie formujú pri priamej realizácii experimentov. Výhodou laboratórnej štúdie oproti pozorovaniu je, že výskumník môže kontrolovať podmienky experimentu, t. j. vytvoriť presnú kontrolu nad takzvanými nezávislými premennými, aby odhalil ich vplyv na závislé premenné. Závislé premenné môžu byť akékoľvek fyziologické charakteristiky, zatiaľ čo nezávislé premenné sú podmienky, ktoré sú kontrolované experimentátorom a niekedy uložené na organizmus. Medzi podmienky patrí priamy zásah (odstránenie častí mozgu, jeho stimulácia alebo užívanie rôznych liekov), zmeny prostredia (teplota a svetlo), zmeny v posilňovacom režime, ťažkosti s učením, trvanie nedostatku potravy alebo faktory ako napr. ako vek, pohlavie, genetická línia atď. Aby sa minimalizovala nesprávna interpretácia experimentov spojená s ťažkosťami odlíšenia účinkov experimentálnych zásahov od účinkov iných premenných, musia sa zaviesť kontrolné postupy. V ideálnom prípade sa kontrolná skupina vyšetruje rovnakým spôsobom ako experimentálna skupina s vylúčením vplyvu študovaného faktora, pre ktorý je plánovaný samotný experiment. To isté zviera môže byť použité ako v kontrole, tak aj v experimente, ak je napríklad potrebné porovnať jeho správanie pred a po odstránení oblastí mozgu. Ďalším bežným kontrolným postupom, ktorého účelom je zníženie súčasného vplyvu premenlivých faktorov, je vyvážené uplatňovanie rôznych vplyvov u toho istého zvieraťa (napríklad injekcie rôznych liekov alebo rôzne dávky toho istého lieku). Ďalším dôležitým bodom kontroly je náhodné rozdelenie zvierat do rôznych skupín. Najlepšie je to urobiť pomocou tabuľky náhodných čísel, ktorá sa nachádza v mnohých štatistických knihách (jednoduché vyberanie zvierat z klietky na vytvorenie skupiny nie je adekvátne, pretože najslabšie alebo najpasívnejšie zvieratá sa vezmú ako prvé). Kvôli možným chybám alebo variabilite výsledkov získaných v dôsledku nekontrolovaných premenných sa merania zvyčajne opakujú a zistí sa stredná alebo stredná hodnota. Pri opakovaných meraniach sa vykonáva viacero pozorovaní na rovnakých zvieratách alebo jedno pozorovanie na mnohých zvieratách alebo oboje. Čím pravdepodobnejšie sú chyby alebo výkyvy spojené s nejakou neznámou alebo nekontrolovanou premennou, tým je pravdepodobnejšie, že opakované merania sa budú líšiť, a teda variabilita meraní v porovnaní s priemerom bude väčšia. Štatistická analýza sa používa na posúdenie stupňa významnosti pozorovaných rozdielov medzi experimentálnou a kontrolnou skupinou alebo experimentálnymi podmienkami. Vedecká analýza založená na naturalistických pozorovaniach alebo na laboratórnych experimentoch sa opiera o merania, pomocou ktorých pozorovania dostávajú kvantitatívny charakter. Takzvaná úroveň merania určuje, aké aritmetické operácie možno použiť s číslami, čo teda určuje použitie vhodných štatistických metód. Výskumník musí brať do úvahy úroveň meraní a predvídať charakter štatistického spracovania výsledkov už pri plánovaní experimentov, keďže tieto úvahy pomôžu rozhodnúť o presnosti meracích prístrojov a požadovanom počte experimentov. Zariadenia na štúdium fyziologických funkcií. Úspechy modernej fyziológie pri štúdiu funkcií celého organizmu, jeho systémov, orgánov, tkanív a buniek sú z veľkej časti výsledkom rozsiahleho zavádzania elektronických technológií, analytických zariadení a elektronických počítačov, ako aj biochemických a farmakologických výskumných metód do praxe. fyziologického experimentu. Pri štúdiu fyziologických funkcií pomocou rôznych zariadení v experimente sa vytvárajú zvláštne systémy. Možno ich rozdeliť do dvoch skupín: 1) systémy na zaznamenávanie rôznych prejavov vitálnej činnosti a analýzu získaných údajov a 2) systémy na ovplyvňovanie tela alebo jeho štruktúrnych a funkčných jednotiek. Systém, ktorý umožňuje zaznamenávať bioelektrické procesy v tele, pozostáva z predmetu skúmania, výstupných elektród, zosilňovača, záznamníka a napájacieho zdroja. Záznamové systémy tohto druhu sa používajú na elektrokardiografiu, elektroencefalografiu, elektrogastrografiu, elektromyografiu atď. Pri štúdiu a registrácii množstva neelektrických procesov pomocou elektronických zariadení sa musia najskôr previesť na elektrické signály. Na tento účel sa používajú rôzne senzory.
Niektoré senzory samotné sú schopné generovať elektrické signály a nepotrebujú napájanie zo zdroja prúdu, iné potrebujú túto energiu. Veľkosť signálov snímača je zvyčajne malá, preto sa musia najprv zosilniť, aby sa mohli zaznamenať. Systémy využívajúce senzory sa používajú na balistokardiografiu, pletyzmografiu, sfygmografiu, registráciu pohybovej aktivity, krvného tlaku, dýchania, stanovenie plynov v krvi a vydychovanom vzduchu a pod. Ak sú systémy doplnené a koordinované s prevádzkou rádiového vysielača, potom je možné prenášať a zaznamenávať fyziologické funkcie v značnej vzdialenosti od predmetu štúdia. Táto metóda sa nazýva biotelemetria. Rozvoj biotelemetrie je determinovaný zavedením mikrominiaturizácie do rádiotechniky. Umožňuje študovať fyziologické funkcie nielen v laboratórnych podmienkach, ale aj v podmienkach slobodného správania, počas pracovných a športových aktivít, bez ohľadu na vzdialenosť medzi predmetom štúdia a výskumníkom. Systémy určené na ovplyvňovanie organizmu alebo jeho štruktúrnych a funkčných jednotiek majú rôzne účinky: štartovacie, stimulačné a inhibičné.
Metódy a možnosti expozície môžu byť veľmi rôznorodé. Pri skúmaní vzdialených analyzátorov možno stimulačný impulz vnímať na diaľku, v týchto prípadoch nie sú potrebné stimulačné elektródy. Tak je napríklad možné ovplyvniť vizuálny analyzátor svetlom, sluchový analyzátor zvukom a čuchový analyzátor rôznymi pachmi. Vo fyziologických experimentoch sa ako stimul často používa elektrický prúd, a preto sa široko používajú elektronické stimulátory impulzov a stimulačné elektródy. Elektrická stimulácia sa používa na stimuláciu receptorov, buniek, svalov, nervových vlákien, nervov, nervových centier atď. V prípade potreby je možné aplikovať biotelemetrickú stimuláciu. Štúdie fyziologických funkcií sa vykonávajú nielen v pokoji, ale aj pri rôznych fyzických aktivitách.
Druhé možno vytvoriť buď. vykonávanie určitých cvikov (drepy, beh a pod.), alebo používanie rôznych zariadení (bicyklový ergometer, bežiaci pás a pod.), ktoré umožňujú presné dávkovanie záťaže. Záznamové a stimulačné systémy sa často používajú súčasne, čo značne rozširuje možnosti fyziologických experimentov. Tieto systémy sa dajú rôzne kombinovať.

Fyziológia je experimentálna veda, t.j. všetky jeho teoretické ustanovenia sú založené na výsledkoch experimentov a pozorovaní.

Pozorovanie sa používa od prvých krokov vo vývoji fyziologickej vedy. Počas pozorovania výskumníci podávajú ústne správy o výsledkoch. V tomto prípade je objekt pozorovania zvyčajne v prírodných podmienkach bez zvláštnych vplyvov naň výskumníkom. Nevýhodou jednoduchého pozorovania je obmedzená možnosť získavania kvantitatívnych ukazovateľov a vnímanie rýchlych procesov. Takže na začiatku XVII storočia. V. Harvey po pozorovaní práce srdca u malých zvierat napísal: „Rýchlosť pohybu srdca nám neumožňuje rozlíšiť, ako dochádza k systole a diastole, a preto nie je možné vedieť, v ktorom momente a v ktorej časti expanzie a dôjde ku kontrakcii"

Väčšie možnosti ako obyčajné pozorovanie pri štúdiu fyziologických procesov poskytuje nastavenie experimenty. Výskumník pri vykonávaní fyziologického experimentu umelo vytvára podmienky na odhalenie podstaty a zákonitostí priebehu fyziologických procesov. Na živý objekt možno aplikovať dávkované fyzikálne a chemické vplyvy, zavádzanie rôznych látok do krvi alebo orgánov a možno študovať odozvu orgánov a systémov.

Experimenty vo fyziológii sa delia na akútne a chronické. Ostré zážitky sa vykonávajú na zvieratách a vyznačujú sa tým, že úloha záchrany života zvieraťa nie je stanovená, po pokuse uhynie. Počas takejto skúsenosti sa robia, odstraňujú rezy nezlučiteľné so životom orgánov. Vzdialené orgány sa nazývajú izolované. nimi zasahovať do soľných roztokov podobného zloženia alebo aspoň v obsahu esenciálne minerály pre plazmu krvi. Takéto riešenia sa nazývajú fyziologické. Medzi najjednoduchšie fyziologické roztoky patrí izotonický 0 9% roztok chloridu sodného.

inscenovanie pokusy s použitím izolovaných príp gans bol populárny najmä v období 17. – začiatku 20. storočia. kedy sa hromadili poznatky o funkciách orgánov a ich rozumnýštruktúry. Pre produkcie Na fyziologický pokus je najvhodnejšie použiť izolované orgány studenokrvných živočíchov. Izolované žabie srdce teda stačí umyť Ringerovým soľným roztokom a pri izbovej teplote sa stiahne na mnoho hodín. Od- pre nenáročnosť prípravy a dôležitosť získaných informácií sa takéto biologické preparáty začali používať nielen vo fyziológii, ale aj v iných oblastiach lekárskej vedy. Napríklad preparát izolovaného žabieho srdca (Strubovou metódou) sa používa ako štandardizovaný objekt na testovanie biologickej aktivity niektorých liečiv pri ich hromadnej výrobe a vývoji nových liečiv.

Možnosti akútneho experimentu sú však obmedzené nielen z dôvodu etických problémov spojených s tým, že zvieratá počas experimentu umierajú a s možnosťou spôsobiť im bolesť nedostatočne primeranou anestézou, ale aj preto, že štúdia nie je vedená v stavom celého organizmu, ale v rozpore so systémovými regulačnými mechanizmami.

chronická skúsenosť bez niektorých z vyššie uvedených nevýhod. V chronickom experimente sa štúdia uskutočňuje na prakticky zdravom zvierati, ktoré je minimálne ovplyvnené a zachraňuje mu život. Pred štúdiou je možné na zvierati vykonať operácie na jeho prípravu na experiment (implantujú sa elektródy, urobia sa fistuly na prístup do dutín a kanálikov orgánov). V tomto prípade sa zviera vezme do experimentu po zahojení povrchu rany a obnovení funkcií.

Významnou udalosťou vo vývoji fyziologických metód bolo zavedenie grafického zaznamenávania pozorovaných javov. Nemecký vedec K. Ludwig vynašiel kymograf a prvýkrát zaregistroval kolísanie (vlnenie) arteriálneho krvného tlaku. V nadväznosti na to boli vyvinuté metódy na zaznamenávanie fyziologických procesov pomocou mechanických prevodov (Engelmannove páky), vzduchových prevodov (Mareyova kapsula), metódy na zaznamenávanie krvnej náplne orgánov a ich objemu (pletyzmograf Mosso). Krivky získané počas takýchto registrácií sa zvyčajne nazývajú kymogramy.

Širšie metodologické možnosti v poznaní fyziológie človeka a zvierat sa objavili po vytvorení teórie elektriny a prístrojov na zaznamenávanie elektrických potenciálov a dávkovaných účinkov elektrického prúdu na organizmus. Elektrické podnety sa ukázali ako najvhodnejšie na ovplyvnenie nervových a svalových štruktúr. Pri strednej sile a trvaní stimulu tieto účinky nespôsobujú poškodenie skúmaných štruktúr a možno ich aplikovať opakovane. Odpoveď na ne spravidla končí v zlomku sekundy.

Rozvoj fyziky, chémie, kybernetiky na konci 20. storočia. vytvoril základ pre kvalitatívne zlepšenie metód fyziologického výskumu. Metódy vyvinuté fyziológmi sú široko používané v klinickej praxi.

Nižšie sú uvedené niektoré z najdôležitejších moderných požiadaviek na používané a novo vyvinuté metódy fyziologického výskumu.

Bezpečnosť štúdie, absencia traumatizácie a poškodenia skúmaného objektu.

Výkon snímačov a záznamových zariadení.

Možnosť synchrónnej registrácie viacerých ukazovateľov fyziologických funkcií.

Možnosť dlhodobej evidencie študovaných ukazovateľov. To umožňuje odhaliť cyklickosť priebehu fyziologických procesov, určiť parametre cirkadiánnych (cirkadiánnych) rytmov, identifikovať prítomnosť paroxyzmálnych (epizodických) porúch procesov.

Malé rozmery a hmotnosť prístrojov umožňujú vykonávať výskum nielen v nemocnici, ale aj v teréne, pri pracovných či športových aktivitách človeka.

Využitie výpočtovej techniky a výdobytkov kybernetiky na zaznamenávanie a analýzu získaných údajov, ako aj na modelovanie fyziologických procesov. Pri použití výpočtovej techniky sa výrazne znižujú časové náklady na zaznamenávanie údajov a ich matematické spracovanie a je možné extrahovať viac informácií z prijatých signálov.

Napriek množstvu výhod moderných metód fyziologického výskumu je však správnosť definície ukazovatele fyziologických funkcií do značnej miery závisí od kvality vzdelávania zdravotníckeho personálu, od vedomostí subjektov fyziologické procesy, vlastnosti senzorov a princípy fungovania používaných zariadení, schopnosť pracovať s pacientov, dávať mu pokyny, sledovať priebeh ich realizácie a korigovať úkony pacienta.

Výsledky jednorazových meraní alebo dynamických pozorovaní, ktoré vykonali rôzni zdravotníci u toho istého pacienta, sa nie vždy zhodujú. Preto zostáva problém zvyšovania spoľahlivosti diagnostických postupov a kvality výskumu.

Kvalitu štúdie charakterizuje presnosť, správnosť, konvergencia a reprodukovateľnosť meraní.

Kvantitatívna charakteristika fyziologického ukazovateľa stanovená počas štúdie závisí tak od skutočnej hodnoty parametra tohto ukazovateľa, ako aj od množstva chýb spôsobených zariadením a zdravotníckym personálom. Tieto chyby sú tzv analytická variabilita. Zvyčajne sa vyžaduje, aby analytická variabilita nepresiahla 10 % nameranej hodnoty. Keďže skutočná hodnota ukazovateľa u tej istej osoby sa môže meniť v dôsledku biologických rytmov, poveternostných podmienok a iných faktorov, termín intraindividuálne variácie. Rozdiel v rovnakom ukazovateli u rôznych ľudí sa nazýva interindividuálne variácie. Nazýva sa súčet všetkých chýb a kolísaní parametrov celková variabilita.

Dôležitú úlohu pri získavaní informácií o stave a stupni narušenia fyziologických funkcií majú funkčné testy tzv. Pojem "funkčná skúška" sa často používa namiesto "test" Vykonávanie funkčných skúšok je testovanie. V klinickej praxi sa však termín „test“ používa častejšie a v trochu rozšírenejšom význame ako „funkčný test“

funkčný test zahŕňa štúdium fyziologických parametrov v dynamike, pred a po vykonaní určitých účinkov na telo alebo svojvoľných akcií subjektu. Najčastejšie používané funkčné testy dávkovali fyzickú aktivitu. Skúšky sa vykonávajú aj vstupnými efektmi, pri ktorých dochádza k zmenám polohy tela v priestore, namáhaniu, zmenám zloženia plynov vdychovaného vzduchu, podávaniu liekov, zahrievaniu, ochladzovaniu, vypitiu určitej dávky zásaditého roztoku. a mnohé ďalšie ukazovatele sú odhalené.

Spoľahlivosť a validita patria medzi najdôležitejšie požiadavky na funkčné testy.

Spoľahlivosť - schopnosť vykonať test s uspokojivou presnosťou stredne kvalifikovaným odborníkom. Vysoká spoľahlivosť je vlastná pomerne jednoduchým testom, ktorých vykonávanie je málo ovplyvnené prostredím. Najspoľahlivejšie testy, ktoré odrážajú stav alebo veľkosť rezerv fyziologických funkcií uznávajú referenčný, štandardný alebo referenčné.

koncepcie platnosť odráža vhodnosť testu alebo metódy na zamýšľaný účel. Ak sa zavedie nový test, potom sa jeho platnosť posúdi porovnaním výsledkov získaných pomocou tohto testu s výsledkami predtým uznávaných referenčných testov. Ak novozavedený test umožňuje vo väčšom počte prípadov nájsť správne odpovede na otázky položené pri testovaní, potom má tento test vysokú validitu.

Použitie funkčných testov výrazne zvyšuje diagnostické možnosti iba vtedy, ak sú tieto testy vykonané správne. Ich adekvátny výber, realizácia a interpretácia si vyžaduje, aby zdravotnícki pracovníci mali rozsiahle teoretické vedomosti a dostatočné skúsenosti s vykonávaním praktickej práce.