总论

一、生理学实验的目的与要求

1.生理学实验的目的　通过实验对学生进行系统、规范的实验技能培训，使学生初步掌握生理学实验的基本操作技术，了解获得生理学知识的科学方法，验证和巩固生理学的基础理论，培养学生理论联系实际的能力和严格细致的科学作风，以及提高学生对实验过程进行客观地观察、比较、分析、综合的能力及独立思考、解决问题的能力。

2.生理学实验的要求

（1）课前应仔细阅读实验指导，了解实验的内容、目的、要求。结合实验复习有关理论知识，并根据理论预测实验应得的结果，尽量熟悉实验的步骤和操作程序。

（2）实验过程中应该按照实验步骤循序操作，爱护实验器材、节约药品，保护好实验动物和标本，仔细、耐心地观察实验过程中出现的现象，随时记录实验结果，联系理论进行思考。不得进行与实验无关的活动。

（3）实验结束后必须将实验用具整理归位，所用器械擦洗干净。如有损坏或短缺，应立即向教师报告。整理实验记录，认真填写实验报告，按时交给负责教师评阅。

二、实验报告的书写

实验报告是对实验的全面总结，学生要按照医学科研论文的格式独立完成实验报告。实验报告中应注意文字简练、通顺，正确使用标点符号。

实验报告的内容与格式一般如下：

生理学实验报告

姓名________　班级________　组别________　日期________

实验地点、日期、温度、湿度、气压等。

实验题目：

实验目的：

实验对象：

实验方法：

实验结果：

分析讨论：

结论。

在填写实验报告时，有关实验方法的部分，无须罗列实验过程，仅需说明本次实验的主要方法及步骤。对实验结果的描述，文字上应力求简练。为客观反映实验结果，可把由记录系统描记下的曲线直接贴在实验报告上，或自己绘制简图。

无论采用哪种方式都应该做清晰的图注。如观察项目较多，也可分步骤写实验结果。实验结果要保证真实性与科学性。在分析与讨论中，应将获得的实验结果，结合学习的理论知识进行分析，经过思考，提出自己的见解，不可盲目抄书。报告的最后部分“结论”是本次实验获得的最基本的规律性内容，书写力求简明扼要，不可写入本实验未曾证实的内容。

三、生理学实验室规则

（1）须携带实验指导、记录本、穿戴实验衣帽，提前10min进入实验室。与实验无关的物品请勿带入实验室。

（2）遵守学习纪律，保持实验室安静；严肃、认真、安全地进行实验，不做与本实验无关的事情。

（3）实验室的一切物品，未经教师许可，不得擅自取用或带出实验室。

（4）各组应用的实验器材、物品，在使用前应查验清楚，不得随意与别组调换；如遇机件不灵或损坏时，应报告教师，以便及时修理或更换。

（5）节约水电及一切消耗性物品，爱护仪器和用具。损坏物品应赔偿。

（6）保持实验室整洁。公共器材和药品用完后立即归位，动物尸体和废弃物应放到指定地点。

（7）实验完毕后，应将实验器材、用品和实验台收拾干净，查验清楚，放回原处。各小组轮流搞好实验室的卫生，关好窗户、水电，经教师检查无误后，方可离开。

四、生理学实验常用的仪器与手术器械

生理学实验使用的仪器种类繁多，我们在此仅介绍最基本的几种。首先是刺激装置，它可对实验对象施加刺激，引起其生理功能的变化。生理功能变化的信号，需要用显示和记录装置以显示和记录下来，才能进行观察与分析。目前生理学实验室常用的有记纹鼓、生理记录仪和示波器。生理功能变化的信号常常需要先转换成仪器所能够显示和记录的信号，对于比较微弱的生物信号，需经过适当的放大，因此还需配置换能或放大装置。由于不同记录仪器的性能不同，所要求的转换装置和放大装置也有所不同，但基本配置关系如下（图1）：

【刺激装置】

生物体能够接受的刺激的种类很多，在生理学实验中，最常用的是电刺激。因为它使用方便，易于定量控制，不易损伤组织，可重复使用且调节方便。最常用的刺激装置是电子刺激器及与其配合使用的刺激电极。

（一）电子刺激器

电子刺激器是能产生一定波形电脉冲的仪器。波形种类很多，最常用的是方波，因为它的强度、时间、频率等刺激参数易于控制。常用的可调节参量有手控单刺激、连续刺激等刺激方式，可调节波幅（刺激强度）、波宽（刺激作用时间）和刺激频率。与示波器配用，设同步输出和延时装置，前者使扫描同步、波形稳定清晰，后者调节波形于荧光屏的适合位置。刺激隔离器是刺激器的一个重要的附件，使输出的信号与地隔开，可降低干扰，并减少刺激伪迹。功能全面的刺激器备有记时、记滴等装置。

（二）刺激电极

常用的刺激电极有：①普通电极。普通电极的金属导体裸露少许，用于与组织接触而施加刺激。②保护电极。保护电极的金属导体一侧裸露少许，其他部分用绝缘材料包藏，用于刺激体神经干，以保护周围组织免受刺激。③锌铜弓。锌铜弓是由锌和铜两种金属片做成的镊子状器械，它是生理学实验中常用的最简单的电刺激器。当锌、铜片两尖端与组织接触时，产生电流，对组织施加刺激。实验中常用它检查神经肌肉标本有无兴奋性。④微电极。在现代细胞生理学的实验中，微电极可用于刺激单个细胞或神经核团，也可用来引导单个细胞或神经核团的电变化。微电极的尖端很细，直径仅为0.5～5μm，呈圆锥形。根据制作材料的不同可分为金属微电极和充填电解液的玻璃微电极。

【传动、换能和前置放大器】

（一）传动、换能装置

1.机械传动杠杆　种类和式样很多，常配合记纹鼓使用的有普通杠杆、通用杠杆、万能杠杆等。装入杠杆的描笔在垂直方向应能活动自如。描笔杆可用竹签等制作，笔尖可用木刨花剪成。改变杠杆长短臂比例，即可改变记录曲线的振幅，例如：气鼓（玛利式气鼓）（图2a）。气鼓是一个带侧管的金属浅圆皿，上面覆盖有橡皮薄膜，膜中央粘一小支架，支架上安放描笔，常用于描记呼吸。

2.检压计　检压计是一个U形玻璃管，利用管内液柱移动或带动浮标插竿上端的横置描笔，以显示或描记被测液、气压变化。水银检压计用于较高压力（如血压）测定（图2b），水检压计用于较低压力（如胸膜腔内压）测定。

3.机-电换能器　生理学实验用的换能器是将非电能量转换成电能，经放大后，才能在记录仪上进行显示或记录。常用的有肌张力换能器、压力换能器等（图2）。

（二）前置放大器

生物电信号很微弱，常在mV或μV级范围内。如果要观察和记录其变化，需要先将生物电信号经前置放大器放大后，再输入到示波器或记录仪才能显示和记录，因为它能放大变化缓慢的非周期性的微弱信号，故又称直流前置放大器。各种型号的生物电前置放大器的性能、面板结构和使用方法大体相同。

主要可选择和调节的参数如下：

1.输入选择　①时间常数：“0.001～1s”和输入形式（直流、交流）。在选取交流输入时，时间常数越小，则对低频信号的衰减越大，适当调节可减小低频干扰。②平衡：放大器的输入端直接接地；然后调节“平衡”调节旋钮，可使放大器达到自身平衡。③校正：用于观察或检查放大器的放大倍数。此时仪器内的校正波自动输入放大器，输出端接入示波器后，即可推算放大器的放大倍数。④辨校：用于校正放大器的辨差率。辨差率越高，则放大器抗干扰能力越强。

2.增益控制　增益控制用于改变放大器的放大倍数，常分为四档，分别放大20（或50）倍、100倍、200（或500）倍和1000（或2000）倍。如果是双前置放大器，可以串联使用，将会获得更高的放大倍数。

3.滤波频率　滤波频率用于去除高频噪声的干扰。例如放置在10kHz刻度时，指信号在10kHz及以上的交流信号放大增益减小到70%以下。其余依此类推。

【记录仪器】

（一）生理记录仪

生理记录仪有单道仪、二道仪和多道仪之分，配合适当的换能器和电极可将多种生理功能变化的过程如肌肉舒缩、呼吸运动、血压及心电情况等描记在记录纸上。因其灵敏、精确、直接而方便，故常备在实验室中。通常二道记录仪就可满足一般生理学实验需要。

（二）记纹鼓

记纹鼓是可记录伴有机械变化的生理实验传统仪器。根据动力的不同，可分为弹簧记纹鼓和电动记纹鼓。使用时调整到适当鼓速，并使描笔尖与鼓面呈相切接触。

（三）示波器

示波器是观察和记录变化迅速而微弱的生物电现象的仪器。借助附加的照相装置进行拍摄或电磁记录设备可将实验波形保存。荧光屏上的纵坐标表示电压幅度，横坐标表示时程。

（四）电磁标

电磁标是应用电磁感应原理制成做标记用的装置。当通电时，吸动描笔在记纹鼓上做标记。它可与电刺激器的指标插孔相接，做刺激标记，也可与记时器或记滴器的输出相接，记录时间长短或液体的滴数。使用时应把电磁标的描笔笔尖与其他描记笔尖放在同一条垂直线上。

【生物功能实验系统】

生理学、药理学、病理学研究的对象就是生物机体在各种不同的条件下所表现出来的一些生理指标，这些生理指标是通过生物体内各种组织和器官产生的生物功能信号表达出来的，包括神经放电、脑电、胃电、心电、血压、张力、温度信号等。

生物功能信号的种类繁多，强弱不一，频谱混迭和互相干扰，因此对生物信号的观察、记录和分析变得非常复杂，需要借助于很多实验仪器，比如前置放大器、示波器、记录仪、刺激器等。

所幸的是，随着电子及计算机技术的发展，近年来出现了以计算机为基础的现代生物功能实验系统，它完全替代了原来利用分离的放大器、示波器、记录仪、刺激器等仪器所构成的操作烦琐而性能低下的生物信号观测系统，功能更加强大与灵活。

下面以BL-420生物功能实验系统为例，对现代生物功能实验系统做一下简单介绍。

BL-420生物功能实验系统是配置在计算机上的4通道生物信号采集、放大、显示、记录与处理系统。可同时记录4种相同类型或不同类型的生物功能信号。

（一）BL-420生物功能实验系统的组成

（1）计算机。

（2）BL-420生物功能实验系统硬件。

（3）BL-NewCentury生物信号显示与处理软件。

（二）用途

BL-420生物功能实验系统完全替代了原来利用分离的放大器、示波器、记录仪、刺激器等仪器所构成的传统生物功能实验系统，适用于生理、药理、毒理和病理等实验。BL-420生物功能实验系统较传统实验设备的优势是非常明显的：可以比传统功能实验设备获得更为精确的实验结果，可实现实验结果的无纸保存、实验数据的计算机自动分析等。BL-420生物功能实验系统可以完成的基本实验如下：

（1）神经干动作电位的观察与分析，替代前置放大器、示波器和刺激器。

（2）骨骼肌收缩曲线的描记与分析，替代记录仪或记纹鼓。

（3）心电图的描记与分析，替代前置放大器和记录仪或心电图仪。

（4）减压神经、膈神经放电的观察与监听，替代前置放大器、示波器和监听器。

（5）呼吸曲线的描记与分析，替代记录仪或记纹鼓。

（6）尿生成实验，替代记录仪和记滴器。

（7）大脑皮质诱发脑电的实验。

（8）消化道平滑肌生理特性的研究。

（9）耳蜗微音器电位的记录。

除了上面所列的实验类型以外，您还可以根据自己的需要定义不同的实验类型。

（三）使用

利用BL-420生物功能实验系统完成生物功能实验非常简单。由于BL-420生物功能实验系统上没有一个用于仪器调节的机械开关，仪器所有的参数设置以及实验结果的观察和分析都是通过计算机上的专用软件——BL-NewCentury完成的，所有我们首先来熟悉这个软件。下面我们首先介绍这个软件的主界面（图3a）。TM_WAVE生物信号采集与分析软件主界面上各部分功能见表1。

1.顶部窗口　顶部窗口位于工具条的下方、波形显示窗口的上方。顶部窗口由4部分组成，分别是：当前选择通道的光标测量数据显示、启动刺激按钮、特殊实验标记编辑及采样率选择按钮等（图3b）。

2.标尺调节区　TM_WAVE软件显示通道的最左边为标尺调节区（图3c）。每一个通道均有一个标尺调节区，用于实现调节标尺零点的位置以及选择标尺单位等功能。

3.硬件参数调节　控制参数调节区是TM_WAVE软件用来设置BL-420S生物功能实验系统的硬件参数以及调节扫描速度的区域，对应于每一个通道都有一个控制参数调节区，用来调节该通道的控制参数（图4a，图4b）。

4.开始实验

第一种方法：从“实验项目”菜单中选择自己需要的实验项目即可开始实验。

第二种方法：从“输入信号”菜单中为需要采样与显示的通道设定相应的信号种类，然后从工具条中选择“启动波形显示”命令按钮（）。

完成实验后，选择“停止实验”命令按钮（）即可停止实验，如果需要保存实验数据，则为实验数据取一个名称，否则你可以放弃保存实验数据。

5.定标　定标是为了确定引入传感器的生物非电信号和该信号通过传感器转换后得到的电压信号之间的一个比值，通过该比值，我们就可以计算传感器引入的生物非电信号的真实大小。

通过传感器引入的信号，为了获得精确的定量分析数据，需要进行定标操作，比如为了测量血压、肌张力的准确大小，需要对压力和张力换能器进行定标。

【常用手术器械】

（一）蛙类实验常用的手术器械

1.手术剪　粗剪又叫组织剪，用于剪骨、皮肤和肌肉等粗硬组织；眼科剪，即细剪，仅用于剪神经和血管等软组织。

2.手术镊　用于夹持组织和牵提切口处皮肤，眼科镊用于夹提血管、黏膜等细软组织。

3.金属探针　用于破坏蛙类的脑和脊髓。

4.玻璃分针　用于分离神经或血管等组织。

5.蛙心夹　使用时将夹端夹住蛙心尖，另一端借缚线连接杠杆或换能器，描记心脏搏动。

6.蛙板　大小约为20cm×15cm的木板，上面有许多小孔，有的在两边还附有蛙腿夹，用于固定蛙类，固定时一般用大头钉把蛙腿钉在木板上，也可使用蛙腿夹夹住蛙腿。

7.蛙嘴夹　用于夹住脊蛙的下颌，将其悬挂固定于支架上。

（二）哺乳类动物实验常用的手术器械

1.手术刀　用于切开动物的皮肤和器官。

2.手术剪　粗剪用于剪毛、皮肤、皮下组织和肌肉，细剪（眼科剪）用来剪血管和神经等细软组织。

3.手术镊　牵拉切口或夹捏坚韧粗厚的组织用有齿镊，夹提细软组织用无齿镊或眼科镊。

4.止血钳　除用于止血外，有齿的用于提起皮肤，无齿的分离皮下组织。较细小的蚊式钳适于分离小血管和神经周围的结缔组织。

5.持针器和缝针　持针器用于夹持缝针的近尾端1/3处。

6.骨钳　用于打开颅腔和骨髓腔时咬切骨质。

7.颅骨钻　开颅时钻孔用。

8.动脉夹　用于短时间内阻断动脉血流，以便做动脉插管。

9.血管插管　急性动物实验时使用。动脉插管细端插入动脉，另一端连接水银检压计或换能器，以检测或记录血压。静脉插管一端插入静脉后固定，另一端连接三通管或输液器，以便在实验中随时输注溶液和药物。

10.气管插管　急性动物实验行气管切开后插入气管固定，以保证麻醉后动物呼吸通畅。