生理学实验的基本原则

1、精选优质文档-倾情为你奉上一、生理学实验的基本原则（一）生物系统生物系统一般来说在各个方面都是非常复杂的，它常常是一个分层次的“多级”系统，而且它往往是非线性的、时变的(即参数值是随时间变化的)、多输入多输出的，其中的各个部分相互交联非常复杂，有时还是非因果性和有源的。 由于生物系统的这种复杂性，我们在研究时必须注意下面几点，以减少这种复杂性。 首先，为了避免时变性，我们往往要求生物实验在尽可能短的时间内完成。因为时间一长，离体标本或急性实验的动物会死亡，或者由于缺氧及其他原因而机能已不正常。即使对于慢性实验的动物或正常动物，时间一长，由于疲劳和饥饿或其他原因，机能状态也会发生变化。因此在搜集

2、生物系统的数据时，实验时间必须尽可能地短。这除了在实验操作和安排上应尽量紧凑之外，在实验设计及使用的手段上也必须加以考虑，这一点我们以后还要讲到。 其次，为了减少非线性的困难，我们往往企图在一定的条件下把系统“线性化”。例如采用“小信号技术”，即使刺激信号落在正常生理负荷范围内作振幅不大的变化，以避免生物系统一般都有的“阈值”和“饱和”等非线性效应。当然采用小信号技术之后，是否确已线性化了，最后还需看由此得到的实验结果是否和理论预期相一致。 最后，为了减少生物系统各级水平和各个部分之间的相互影响，我们往往要求把我们感兴趣的系统从其内外环境中孤立出来。要完全做到这一点常常是十分困难的。因为很难把

3、生物体内的一个系统与另一个系统分得很清楚，例如人体内的血压系统就与呼吸系统密切相关，它还与内分泌系统、水代谢系统等也有一定的关系，此外大脑皮层这样的高级中枢还要对它进行制约。再者，在生物系统中如果把它的一个“部件”不顾一切地硬从其周围环境中孤立出来，常常会失去了它原先的正常特性，因此我们在孤立某个生物系统时，必须考虑到这种可能，对于由此得出的结论必须慎重对待。但是为了简化问题孤立还是十分必要的，只是需要慎重罢了。除了外科手术这种对系统扰动很大的方法之外，为了把生物系统中的某个部件孤立出来，还常常采用药物使它在机能上孤立出来，例如用河豚毒素可以阻断神经元的脉冲发生机制，然而却不会影响其膜电位的变

4、化，从而可以“切断”发放脉冲本身对膜电位的反馈回路，因而便于研究刺激和膜电位之间的关系。 当研究生物的感觉系统时，为了避免运动系统对它的影响，可以注射箭毒一类的药物以阻断运动终板。最后还值得一提的是，有些药物可以使生物系统失去“生物特性”而只留下物理特性，从而通过用药前后的对比研究，了解系统的“生物特性”。例如用罂粟硷灌注血液循环系统后，血管的活动受到破坏，因此循环系统就变成了一种仅受流体动力学规律支配的物理系统。又如离体蛙神经用士的宁杀死后，它的神经纤维仍旧象电缆一样能传导电刺激信号。这样在其他实验条件尽可能不变的情况下，通过用药前后实验结果的比较，就可以知道哪些是属于生物系统的生物特性，而

5、哪些则仅仅是它的物理属性。 “孤立”和“简化”，这是生物系统研究工作者为了减少生物系统复杂性所带来的困难不得不采取的途径，但这样做的代价是使研究结果只适用于比较严格的条件和狭窄的范围之内。如何实现这种“孤立”和“简化”，其方法是多种多样的，必须具体问题具体对待，这就是研究者的技巧。当然控制理论和数学工具的发展，以及实验方法的进步，使我们可以逐步放松这种“孤立”和“简化”。 Basar提出所谓的“生物系统分析提纲”，它可以分成两种情形： (1)平稳的(非时变的)生物过程的生物系统分析提纲： 1)系统理论的抽象方法： a，瞬态反应分析法， b，频率特性法， c瞬态反应频率特性法， d理论隔离法， e时序分析(自相关、功率谱)， f，非线性研究。 2)生物系统的特殊方法： a使用药物： (a)系统的选择阻断， (b)系统的部分破坏， (c)把系统化归为它的无源反应，b、把部分从系统中切除或去掉， c走出系统。 (2)非平稳的(时变的)生物过程的生物系统分析提纲：在研究非平