第六章 第五节 生理学方法及其在中医研究中的应用
一.生理学实验常用仪器有哪些 其主要作用和性能是什么
答题要点:
常用的生理学实验仪器包括:
1.阴极射线示波器.该仪器用来观察与测量电压,电流波形与数值大小的一种电子仪器.由于它的惰性小,灵敏度高,测量的频率范围又很宽,故在电生理实验中用来显示微弱而变化迅速的生物电是不可缺少的工具.根据生物电特点,示波器应为高灵敏度,扫描速度慢(2s/cm~1μs/cm),频率为1MHz.有条件的实验室,可用数字存贮示波器代替普通示波器.它能把信号以数字形式存贮起来,随意调出.而且可以长时间显示在荧光屏上以利于分析和照相.它可以把信号数据直接送入通用计算机接口,也可以把存贮数据模拟输出,连接记录器描记出生物电位.
2.生物信号放大器.生物电信号电压很小,有的只有几个微伏,而且信号源内阻大.必须加接一个高保真放大的生物电放大器将这些微弱信号先行放大,方能在示波器或记录仪上观察或描绘出生物电信号的变化波形.
一个好的生物电放大器应具备下列性能:(1)频率响应范围大(通频带从0~100kHz),(2)有足够的放大能力,(3)高的辨差比,(4)低噪声,(5)高输入阻抗.
3.电子刺激器.生物组织只有在刺激条件下才产生反应.在电生理实验中一般首选电子刺激器作为刺激源.因为电刺激不易损伤组织,又能定量而准确地重复使用.矩形波(方波)脉冲的幅度,波宽和频率都可以分别进行调节,而且根据刺激参数计算刺激的能量,所以电子刺激器是电生理实验必不可少的.
一般将矩形波作为刺激脉冲,所要求的参数包括:(1)幅度(刺激强度),(2)波宽(刺激作用时间),(3)频率,(4)延迟(从触发脉冲到矩形波刺激之间的一段时间),(5)同步输出,用于触发示波器的外触发扫描,也可用于触发其它需要与刺激同步的仪器启动工作,(6)刺激方式:有单刺激,连续刺激及双脉冲刺激.另外,在刺激器的输出端需要连接一个电刺激隔离器.因为在记录生物电时,由于刺激器输出的一端为地,会把刺激信号带入记录系统而掩盖生物电波形,使用隔离器可减少刺激伪迹.
4.多道生理记录仪.多道生理记录仪是可以同时观察,记录,处理脑电,心电,肌电,血压呼吸及肌肉收缩曲线等多种生理变化参数的综合性医用电子仪器.多道生理记录仪一般由传感器,前置放大器,控制器,示波监视器,记录仪及机架与电源供应等不同部分组成,国内常用的有二道,四道,八道记录仪.
5.生理数据处理机.生理数据处理机是一种基于微机的专用生物电数据采集和处理仪器,已经日益广泛地作为生理实验强有力工具.它主要用于各种生物电如神经动作电位,心电,脑电,肌电,各种诱发电位以及血压,脉搏,呼吸等通过换能器转换来的生理参数电信号的测量,能对上述各种信号进行实时处理,具有波形采集,叠加平均,资料分析,记忆示波等多种功能,是教学和科研的有用工具.
6.膜片钳实验装置.做膜片钳实验除了一般电生理所需的仪器外,特殊的仪器有膜片钳放大器,倒置显微镜,三维液压微操纵器,微电极拉制仪和计算机及相关软件等.因为膜片钳实验所用的标本多数是放在培养皿中的细胞,需要在相差倒置显微镜下,借助微操纵器进行操作.膜片钳放大器内通常含有一个标准的差分放大器线路,将记录到的电流以电位差的形式输出,所以膜片钳放大器的核心部分是一个高增益的电流-电压转换器,具有高输入阻抗,低躁声,宽频带等特性.此外,还有频率提升部分,加法器,瞬时补偿和钳位放大器等部件组成.
二.试述生理学实验常用的方法
答题要点:
1.神经系统.电生理学方法是研究神经或神经-肌肉机能状态的常用的方法.尤其是细胞外记录方法,利用可兴奋组织(如神经,肌肉)的生物电现象,观察组织细胞的正常功能,病理变化及药物的作用.细胞外记录法是把引导电极安放在神经,肌肉组织的表面或附近,引导神经,肌肉组织的电活动.由于可兴奋细胞兴奋时其兴奋的部位产生去极化,未兴奋的部位处于正常极化状态,在容积导体中的两部位间由于电位不同,电流从一点流向另外一点,放置于细胞表面的电极就会记录出两者之间所产生的电位差.如在针刺镇痛原理的研究中有人用剥制细束法记录猫外周神经中单位电活动,脊髓白质中单位电活动,脊髓电位等方法和脑电图,脑诱发电位,脑干电位的记录等,在"肾主耳"的研究则是采用内耳生物电(听神经动作电位,内耳毛细胞微音器电位)记录"肾"与内耳听觉功能的关系.这些方法均为常用的细胞外记录方法.
随着生理学研究发展到细胞水平,开始采用细胞内记录的方法,这是研究神经,肌肉等细胞基本生物物理特性的有力手段.如欲记录膜电位,必须结合玻璃微电极技术,将电极插入细胞膜内,这种方法称细胞内记录法,用于测量膜电位,神经元的兴奋性突触后电位(EPSP)和抑制性突触后电位(IPSP)等.近二十年来发展出的膜片钳技术,是一种可以控制跨膜电位用来研究细胞膜离子单通道的理想技术.膜片钳技术的应用使生理学研究进一步发展到了微观的分子水平.

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