動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)可供農(nóng)林、綜合性、師范和醫(yī)學(xué)院校的動(dòng)物醫(yī)學(xué)、動(dòng)物科學(xué)、生物學(xué)、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)和動(dòng)物學(xué)等專業(yè)的本科和?茖W(xué)生使用,也可供藥理學(xué)和毒理學(xué)的師生參考。
第一章 動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)
一、生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課的目的和要求
(一)實(shí)驗(yàn)課的目的和要求
動(dòng)物生理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué),其實(shí)驗(yàn)課的目的是通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生逐步掌握動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技術(shù),了解獲得動(dòng)物生理學(xué)知識(shí)的實(shí)驗(yàn)方法,以及驗(yàn)證某些生理學(xué)基本理論,有助于理解、鞏固和掌握相應(yīng)的理論內(nèi)容。更重要的是,通過實(shí)驗(yàn)可使學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)的思維方法,提高分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)真的態(tài)度、創(chuàng)新的精神、縝密的方法和實(shí)事求是的工作作風(fēng),逐步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生理學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行觀察比較、分析綜合和獨(dú)立思考的能力。
在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)達(dá)到以下要求。
1. 實(shí)驗(yàn)前要求
(1)仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)教材,了解實(shí)驗(yàn)的目的、原理、操作步驟和注意事項(xiàng)。
(2)結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容復(fù)習(xí)有關(guān)理論,理解實(shí)驗(yàn)的理論背景知識(shí)。
(3)熟悉所用儀器的性能和手術(shù)的基本操作方法。
(4)對(duì)于可能出現(xiàn)非預(yù)期的情況建立預(yù)案。
(5)實(shí)驗(yàn)小組內(nèi)人員進(jìn)行分工,在確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的同時(shí)兼顧每個(gè)人的動(dòng)手機(jī)會(huì)。
2. 實(shí)驗(yàn)中要求
(1)認(rèn)真聆聽指導(dǎo)教師的講解,觀察示教操作。
(2)按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn),不進(jìn)行與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的活動(dòng)。
(3)仔細(xì)、耐心地觀察和記錄實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象,認(rèn)真思考和分析。如出現(xiàn)了什么現(xiàn)象?原因何在?這種現(xiàn)象有何生理意義?
(4)實(shí)驗(yàn)過程出現(xiàn)疑難之處,先自己設(shè)法排除,若解決不了再向指導(dǎo)教師請(qǐng)教。
(5)愛護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,節(jié)省實(shí)驗(yàn)材料和藥品。
(6)注意個(gè)人安全,正確對(duì)動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,特別是使用易燃易爆和腐蝕性試劑時(shí)要按照操作規(guī)程進(jìn)行操作。
3. 實(shí)驗(yàn)后要求
(1)將實(shí)驗(yàn)所用器械擦洗干凈并妥善安放。如有損壞或缺少,應(yīng)及時(shí)向任課教師報(bào)告。
(2)做好實(shí)驗(yàn)室的清潔工作,檢查水電,關(guān)好門窗,將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物處死后安置于指定地點(diǎn)。
(3)整理實(shí)驗(yàn)記錄,進(jìn)行合理的分析處理后做出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
(4)認(rèn)真撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,按時(shí)交任課教師批閱。
(5)思考本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是否還可進(jìn)行拓展?利用本次實(shí)驗(yàn)可進(jìn)行哪些探究性實(shí)驗(yàn)?
(二)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的記錄
實(shí)驗(yàn)結(jié)果的記錄是所有實(shí)驗(yàn)操作中最重要的部分,應(yīng)將實(shí)驗(yàn)過程中所觀察到的現(xiàn)象客觀地記錄下來。凡屬于測(cè)量性質(zhì)的結(jié)果,如高低、長(zhǎng)短、數(shù)量和速度等,均應(yīng)以正確的單位和數(shù)值定量,如呼吸頻率,不能只說加快或減慢,而應(yīng)標(biāo)出呼吸頻率加快或減慢的具體數(shù)值和單位。凡有曲線記錄的實(shí)驗(yàn),都應(yīng)在曲線上標(biāo)注說明(如標(biāo)注刺激記號(hào)、具體項(xiàng)目)等。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果的記錄要求是:①真實(shí)性。真實(shí)地記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)象,不管實(shí)驗(yàn)結(jié)果與自己預(yù)測(cè)的是否相同,都應(yīng)實(shí)事求是地記錄下來,要真正反映客觀事實(shí)。②原始性。及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)最原始的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。③條理性。記錄要整潔而有序,學(xué)會(huì)用簡(jiǎn)明的詞語(yǔ)記下完整的結(jié)果,以便于實(shí)驗(yàn)結(jié)束后整理和分析。④完整性。完整的實(shí)驗(yàn)記錄應(yīng)包括題目、方法和步驟、結(jié)果、實(shí)驗(yàn)日期和實(shí)驗(yàn)者要素等。
實(shí)驗(yàn)過程中所得到的結(jié)果應(yīng)以實(shí)驗(yàn)教學(xué)班為單位進(jìn)行整理和分析,求出平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差及進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程始終進(jìn)行連續(xù)記錄的曲線,可以將有代表性的曲線進(jìn)行編輯,并作出相應(yīng)的注釋。實(shí)驗(yàn)所獲數(shù)據(jù)、資料進(jìn)行必要的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理之后,為了便于比較、分析,提倡實(shí)驗(yàn)結(jié)果中某變量的增減及諸變量之間的相互關(guān)系以圖表的方式明確地表達(dá)出來,這種直觀的印象有助于理解和記憶,而且可以節(jié)約文字。
圖表的繪制是動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本要求,也是今后科學(xué)研究資料整理和論文寫作的一項(xiàng)必不可少的技能。做表時(shí),一般將觀察項(xiàng)目(如刺激的各種條件)列在表內(nèi)左側(cè),由上向下逐項(xiàng)填入,表的右側(cè)可按時(shí)間或數(shù)量變化的順序由左至右逐格寫入。繪圖時(shí),根據(jù)是否為連續(xù)性的變化,常選用曲線圖和柱狀圖。
1)曲線圖 當(dāng)一個(gè)變量的不同數(shù)值與另一變量呈現(xiàn)連續(xù)變化時(shí),可采用曲線圖的形式。一般說,兩個(gè)變量中的一個(gè)將從屬于一個(gè)有意改變的因素(如藥物、刺激等),這一變量稱為從屬變量;而另一變量則不是實(shí)驗(yàn)因素影響所造成的變化(如時(shí)間),此為獨(dú)立變量。習(xí)慣上,以橫坐標(biāo)表示獨(dú)立變量,而以縱坐標(biāo)表示從屬變量。
為了區(qū)分對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)各組的數(shù)據(jù),常用實(shí)線/虛線結(jié)合各種圖形(如○、?、□、Δ、?、?)表示各組的變化曲線及其數(shù)據(jù)點(diǎn)。分別將各組數(shù)據(jù)的各個(gè)點(diǎn)連起來,繪成曲線以表示數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)。
為了用曲線圖表示各點(diǎn)間統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的意義,可以在圖中使用標(biāo)準(zhǔn)差或標(biāo)準(zhǔn)誤。表達(dá)方式是在數(shù)據(jù)點(diǎn)的上、下或單邊劃一適宜長(zhǎng)度的垂直線,兩端標(biāo)以細(xì)的水平短線。垂直線的全長(zhǎng)必須與標(biāo)準(zhǔn)差或標(biāo)準(zhǔn)誤相一致,如果對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組在曲線上有重疊,為使曲線清晰,便于識(shí)別,可以在橫坐標(biāo)方向上把各數(shù)據(jù)點(diǎn)稍移動(dòng)一點(diǎn)。
有時(shí)實(shí)驗(yàn)所得到的個(gè)別數(shù)值過于分散,因而不適于用這些數(shù)值繪制曲線,這時(shí)可計(jì)算出對(duì)照組與相應(yīng)實(shí)驗(yàn)組數(shù)值差異的百分?jǐn)?shù),即(對(duì)照組數(shù)據(jù)?實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù))÷對(duì)照組數(shù)據(jù)×100%,然后分別求其平均數(shù),并將其繪制于曲線圖上,這樣的相對(duì)數(shù)值常顯示出比原來的絕對(duì)值更為集中,更能表現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化趨勢(shì)。
2)柱狀圖 柱狀圖適用于比較在不同情況下所收集到的一系列數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)是不連續(xù)的或性質(zhì)不同的。例如,從不同種類的動(dòng)物體上收集到安靜情況下的血壓、心率、體溫、呼吸頻率等,可以用柱狀圖加以說明。柱狀圖可以橫向設(shè)計(jì),也可以縱向設(shè)計(jì)。無論哪種設(shè)計(jì),均須注意寬度與高度的比例及它們之間的距離,以免出現(xiàn)過高或過寬的圖狀。柱狀圖也可用于兩組間的比較,但需將實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組加以區(qū)分,以便辨別。在柱上加標(biāo)準(zhǔn)差或標(biāo)準(zhǔn)誤以表示一組數(shù)據(jù)的離散程度。表達(dá)方式是在柱狀圖的頂端標(biāo)以適當(dāng)長(zhǎng)度的垂直線,線的兩端標(biāo)以細(xì)的水平短線。垂直線的1/2在直方形內(nèi),另1/2在直方形外。也可只標(biāo)出直方形外的那一部分。直方形內(nèi)外垂直線的長(zhǎng)度必須相同,并與所求得的標(biāo)準(zhǔn)差或標(biāo)準(zhǔn)誤完全一致。
繪制圖形后,需注明圖號(hào)和圖注,圖注應(yīng)明確簡(jiǎn)練,圖號(hào)與圖注應(yīng)寫于圖的下方。所有的圖解均需仔細(xì)標(biāo)記,標(biāo)明坐標(biāo)軸上的變量數(shù)值及其單位。多組比較的曲線圖應(yīng)注明組別。在設(shè)計(jì)圖解時(shí),應(yīng)在坐標(biāo)軸上選擇適宜的標(biāo)度,使曲線在圖中均勻分布,不致過于集中。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果中沒有接近零位的數(shù)值,最好只繪出實(shí)際出現(xiàn)的坐標(biāo)區(qū)域,以免曲線過于集中。
(三)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫
每次實(shí)驗(yàn)后每個(gè)學(xué)生必須及時(shí)撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫作應(yīng)注意文字簡(jiǎn)練、通順、書寫清楚、整潔。在使用計(jì)算機(jī)輔助生物信號(hào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),實(shí)驗(yàn)報(bào)告盡量采用網(wǎng)上提交。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的主要內(nèi)容包括:①姓名、專業(yè)、班級(jí)、組別、日期、溫度和濕度等。②序號(hào)與實(shí)驗(yàn)名稱。③實(shí)驗(yàn)?zāi)康。④方法和步驟:記錄本次實(shí)驗(yàn)的操作方法及其步驟,不必詳述。對(duì)照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo),如果實(shí)驗(yàn)儀器或方法臨時(shí)有所變更,或因操作技術(shù)影響觀察的可靠性時(shí),可作簡(jiǎn)短說明。⑤結(jié)果。描述實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象,提供必要的數(shù)據(jù)和圖片,可輔助表格和數(shù)據(jù)圖,使結(jié)果更為清晰。⑥討論和結(jié)論:實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論是根據(jù)已知的理論知識(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行解釋和分析。要判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否為預(yù)期的,如果出現(xiàn)非預(yù)期的結(jié)果,應(yīng)該考慮和分析其可能的原因,還要指出此結(jié)果的生理意義。實(shí)驗(yàn)結(jié)論是從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中歸納出來的一般的、概括性的判斷,也就是這一實(shí)驗(yàn)所能驗(yàn)證的概念、原則或理論的簡(jiǎn)明總結(jié)。結(jié)論中一般不要羅列具體的結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中未能得到充分證明的理論分析,不要寫入結(jié)論。實(shí)驗(yàn)的討論和結(jié)論的書寫是帶有創(chuàng)造性的工作,應(yīng)嚴(yán)肅認(rèn)真,不要盲目照抄書本。如果參考課外讀物,應(yīng)注明出處。
二、動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)器械及其操作方法
動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)常用的器械較多,在此作一簡(jiǎn)單介紹。
(一)手術(shù)器械
1. 手術(shù)刀 用于切開和解剖組織,由刀柄和刀片兩部分組成,可根據(jù)手術(shù)部位與性質(zhì),選擇大小不同的刀片。
常用的執(zhí)刀法有4種(圖1.1)。
1)執(zhí)弓式 為最常用的一種執(zhí)刀方式,動(dòng)作范圍廣而靈活,用于腹部、頸部或股部的皮膚切口。
2)握持式 用于切割短小切口,用力輕柔而操作精細(xì),如解剖血管、神經(jīng),作腹膜小切口等。
3)執(zhí)筆式 用于切割范圍較廣、用力較大的切口,如截肢、較長(zhǎng)的皮膚切口等。
4)反挑式 用于向上挑開,以免損傷深部組織,如挑開膿包等。
2. 手術(shù)剪 主要用于剪皮膚或肌肉等軟組織。此外也可用來分離組織,即利用剪刀的尖端插入組織間隙,分離無大血管的結(jié)締組織等。手術(shù)剪分尖頭剪和鈍頭剪,其尖端有直、彎兩種。另外還有一種小型手術(shù)剪,叫眼科剪,主要用于剪切小血管或神經(jīng)等柔軟組織,眼科剪也有直頭與彎頭之分。正確的執(zhí)剪姿勢(shì)如圖1.2所示。
3. 止血鉗 用于鉗夾血管或出血點(diǎn),以達(dá)到止血的目的。也用于分離組織、牽引縫線、把持和拔出縫針等。執(zhí)止血鉗的姿勢(shì)與執(zhí)手術(shù)剪姿勢(shì)相同(圖1.3)。開放止血鉗的手法是:利用右手己套入止血鉗環(huán)口的拇指與無名指相對(duì)擠壓,繼而以旋開的動(dòng)作開放止血鉗。止血鉗按手術(shù)所需,分直或彎、有齒或無齒、長(zhǎng)柄、無損傷及大中小等各類型。
4. 持針鉗 用于把持縫針,縫合各種組織。使用時(shí)應(yīng)利用持針鉗的最前端夾持縫針,而縫針被夾持的部位應(yīng)在縫針尾端和中部始交界處。執(zhí)持針鉗與執(zhí)手術(shù)剪姿勢(shì)相同,但為了縫合方便,可不必將拇指和無名指套入環(huán)口中,而把持于近端柄處。
5. 手術(shù)鑷 主要用于夾持或提起組織,以便于剝離、剪開或縫合。手術(shù)鑷分有齒和無齒兩種。前者用于把持較堅(jiān)韌的組織,如皮膚、筋膜、肌腱等。后者用于把持脆弱的組織,如血管、神經(jīng)和黏膜。正確的執(zhí)鑷方法如圖1.4所示。
6. 骨鉗 主要用于咬切骨組織,如打開顱腔或骨髓腔等。骨鉗分為剪刀式和小蝶式兩種(圖1.5),前者適用于咬斷骨質(zhì),后者適用于咬切骨片。
7. 顱骨鉆 主要用于開顱時(shí)鉆孔(圖1.6)。
圖1.4 執(zhí)鑷法
圖1.5 骨鉗
A. 小蝶式;B. 剪刀式 圖1.6 顱骨鉆
8. 毀髓針 專門用來毀壞蛙類腦髓和脊髓的器械,分為針柄和針部(圖1.7)。
9. 玻璃分針 專用于分離神經(jīng)與血管的工具。有直頭與彎頭之分,尖端圓滑(圖1.8)。
10. 縫針 用于縫合各種組織。縫針有圓針和三棱針兩種,又有直型和彎型之別,而且大小不一。圓針多用于縫合軟組織,三棱針用于縫合皮膚,彎針用于縫合深部組織。
(二)其他器械
1. 動(dòng)脈夾 主要用于短期阻斷動(dòng)脈血流,如在插動(dòng)脈套管時(shí)用(圖1.9)。
2. 蛙心夾 使用時(shí)將蛙心夾的前端夾住蛙心尖部,另一端借助絲線連于換能器上進(jìn)行心臟活動(dòng)的記錄(圖1.10)。
圖1.7 毀髓針 圖1.8 玻璃分針 圖1.9 動(dòng)脈夾 圖1.10 蛙心夾
3. 各種插管 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和方法的不同,在動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中需用到各類插管,以作引導(dǎo)各生物信號(hào)之用和維持動(dòng)物生命活動(dòng)之需。如引導(dǎo)胸內(nèi)負(fù)壓所用的孟氏導(dǎo)管(圖1.11A);用于急性動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí)插入氣管,以保證呼吸通暢或記錄呼吸運(yùn)動(dòng)信號(hào)的氣管插管(圖1.11B);用粗細(xì)不同的塑料管制成動(dòng)脈、靜脈、輸尿管插管等。
4. 檢壓計(jì) 為固定于木板上的U形玻璃管,板上標(biāo)有刻度。玻璃管內(nèi)裝有水銀或有顏色的水,分別稱為水銀檢壓計(jì)和水檢壓計(jì)(圖1.12),前者用于高壓系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)(如測(cè)量動(dòng)脈血壓),后者用于低壓系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)(如測(cè)量靜脈血壓或胸膜腔內(nèi)壓)。
圖1.11 各種插管
A.孟氏導(dǎo)管;B.氣管插管 圖1.12 檢壓計(jì)
5. 實(shí)驗(yàn)支架 一般為在鐵架臺(tái)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)適用于某些實(shí)驗(yàn)專用的裝置而成,圖1.13示專用于夾持血壓換能器的支架和萬能支架。
圖1.13 各種實(shí)驗(yàn)支架
(三)器械的消毒
慢性動(dòng)物實(shí)驗(yàn)所用的器械必須進(jìn)行消毒。金屬器械的滅菌除了帶刃的切割器械外,其他均可使用煮沸滅菌方法。在煮沸滅菌鍋中裝入蒸餾水,加入2%碳酸氫鈉,加熱煮沸20min,取出烘干。注射器等簿玻璃制品也可煮沸消毒。帶刃的金屬器械和縫針及縫線用1∶1000稀釋的苯扎溴銨(新潔爾滅)溶液浸泡30min以上,使用前