Тема 1. Приборы, оборудование, растворы, необходимые

для проведения физиологических экспериментов

Для выполнения задач малого практикума по физиологии человека и животных используются специальные приборы, оборудование и инструменты.

1. Препаровальный набор инструментов. В него входят пинцеты (рис. 1), ножницы (рис. 2), стеклянные крючки, шелковые или хлопчатобумажные нитки для наложения лигатур, скальпели (хирургические ножи).

1 2

Рис. 1. Пинцеты: 1 – хирургические, 2 – анатомические

Рис. 2. Хирургические ножи (скальпели): 1 – малый секционный; 2 – брюшистый скальпель; 3 – остроконечный скальпель; 4 – глазной скальпель

В ряде случаев полезно иметь несколько видов скальпелей (хирургических ножей) (рис. 2), ножницы разной формы и размеров (рис. 3), кровоостанавливающие зажимы (рис. 4).

Рис. 3. Ножницы: 1 – материальные ножницы с плоским круглым расширением на конце – для разрезания марли; 2 – малые с одним затупленным концом – для разрезания твердой мозговой оболочки; 3 – с длинными ручками и изогнутым концом для работы в грудной и брюшной полости; 4 – малые полукруглые; 5 – полукруглые (куперовские); 6, 8 – малые прямые; 7 – прямые с одним затупленным концом

Рис. 4. Кровоостанавливающие инструменты: 1, 2 – пэаны (зажимы для перерезанных кровеносных сосудов); 3 – зажим Кохера с крючочком на конце; 4 – изогнутый пинцет; 5 – прямой пинцет Холстета для зажатия маленьких кровеносных сосудов; 6 – цапка для прикрепления марли к коже во время операции

В некоторых физиологических экспериментах используются специальные инструменты (приспособления), в частности серфин – небольшой пружинистый зажим – "прищепка", изготовляемый из упругой стальной струны (рис. 5), и металлическая спица – физиологический зонд (диаметром около 0,1 см и длиной 10–15 см).

2. Препаровальная ванночка, или кювета, залитая воском. В одном из углов ванночки при заливке воском укрепляют кусочек пробки, куда при работе удобно вкалывать булавки, фиксирующие препарат, или игольчатые электроды (для раздражения и регистрации биоэлектрических сигналов). В некоторых экспериментах препаровку ведут на столиках (пластинах), залитых воском и имеющих металлический стержень для закрепления в универсальном штативе.

3. Универсальный штатив служит для крепления на нем объекта исследования, регистрирующих устройств и др. (рис. 6). Он представляет собой вертикально укрепленную на треноге стойку с кремальерой (1), позволяющей перемещать в вертикальной плоскости предметы, крепящиеся на штативе. Микровинт (2), расположенный у основания штатива, служит для плавного перемещения закрепленных предметов в горизонтальной плоскости. Тренога штатива снабжена двумя винтами для регулировки вертикального положения штатива (3).

Кроме универсального штатива в экспериментальных установках используют и более простой физиологический штатив с массивным металлическим основанием и вертикальным стержнем. На стержне с помощью физиологических муфт можно закреплять препаровальный столик, канюли или другие приспособления, используемые в работе.

Рис. 6. Универсальный штатив (пояснения в тексте)

4. Стеклянные канюли используют для введения жидкостей в сердечно-сосудистую систему или другие полые органы, для их перфузии, для измерения артериального давления в остром опыте и для некоторых других целей. Канюля (рис. 7) представляет собой короткую трубку, на одном конце которой сформированы перешеек и оливообразный кончик, вводимый в сосуд. Внутренний диаметр перешейка должен соответствовать диаметру сосуда. На рис. 8 представлена техника введения канюли в сосуд.

Рис. 7. Канюли: 1 – для артерий; 2 – для вен; 3 – для перфузии изолированного сердца лягушки по Штраубу

Рис. 8. Техника введения канюли (катетера) в артерию: 1 – периферическая лигатура; 2 – подготовленная к завязыванию центральная лигатура; 3 – зажим для временного пережатия сосуда; 4 – насечка на сосуде для введения канюли; 5 – крючок или пинцет для расширения отверстия

2. Капсула Марея используется для регистрации перемещений грудной клетки при дыхании человека. С этой целью капсулу Марея соединяют резиновой трубкой с наполненной воздухом резиновой манжетой. Капсула Марея (рис. 9) представляет собой металлическую чашку, затянутую сверху тонкой резиной. Изменение давления в манжете приводит к изменению кривизны резины, затягивающей капсулу, и смещает рычажок регистрирующей системы.

6

Рис. 9. Капсула Марея: 1 – плоская чашка; 2 – ниппель; 3 – резиновая мембрана; 4 – жесткий центр (металлическая наклейка с упором для рычага); 5 – металлическая часть рычага; 6 – регулятор положения рычага

6. Электротехнические и электронные приборы

Усилители биопотенциалов (УБП). В задачах малого практикума применяют усилители универсального типа, технические характеристики которых позволяют регистрировать биоэлектрическую активность различного вида. Эти УБП обладают достаточно широкой полосой частот (0–40 кГц), высокой чувствительностью (10–20 мкВ/см) и большим входным сопротивлением (не менее 10 МОм).

Энцефалографы (МИЦАР-ЭЭГ–201) и электрокардиографы (ЭК1Т–03М) со стандартными для этих приборов параметрами. В настоящее время могут быть использованы более современные приборы с автоматической обработкой информации (в частности, компьютерные устройства).

Электростимуляторы, используемые в учебном процессе, имеют параметры, необходимые для электрофизиологического эксперимента: регулируемый диапазон частот (0,1–1000 Гц), длительностей импульсов (0,1 мс – 10 с) и их амплитуд (0-150 В).

Техническое описание и назначение прибора ЭСЛ-1. Электростимулятор лабораторного типа ЭСЛ-1 предназначен для проведения работ по стимуляции в физиологических лабораториях. Перед выполнением работы следует изучить характер работы прибора. Основные органы управления стимулятором размещены на передней панели стимулятора.

Характеристика прибора:

– питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением в 220 В;

– стимулятор генерирует импульсы прямоугольной формы;

– частота следования импульсов – 1–1000 Гц. Регулировка дискретная. Имеется множитель 1×10;

– длительность импульсов 0,5 мсек – 3 сек. Регулировка дискретная. Имеется множитель 1×2;

– амплитуда импульсов – 0–150 В. Регулировка дискретная. На выходе имеется делитель напряжения 1:1; 1:10; 1:100;

– к клеммам выхода напряжения подсоединяют провода раздражающих электродов: один – к соответствующему делителю напряжения, другой – к клемме «земля».

Порядок работы с прибором

Стимулятор может быть использован в двух режимах: режим одиночных импульсов и режим частотного следования импульсов.

После включения прибора в сеть поставить тумблер включения сети, расположенный на передней панели прибора слева, в положении «вкл», при этом должна загореться сигнальная лампа.

Для работы в режиме одиночных импульсов тумблер «вид запуска» устанавливается в положении «внешний разовый». Тумблер «стимул» ставится в положение «вкл». Однократный запуск прибора (подача одиночных импульсов) осуществляется нажатием кнопки «разовый пуск».

Для работы в режиме частотного следования импульсов тумблер «вид запуска» устанавливается в положении «внутренний пуск». Переключатели и тумблер «частота», «длительность», «амплитуда» устанавливаются в нужное положение. В требуемый момент подается напряжение на электроды, поставив тумблер «стимул» в положение «вкл». При этом сигнальная лампа (справа вверху на панели прибора), являющаяся показателем частоты следования импульсов, загорается в соответствии с установленной частотой.

Осциллографы, применяемые на практикуме, так же, как и УБП, служат для регистрации биопотенциалов. К ним предъявляются следующие требования:

– дифференциальный вход;

– чувствительность не менее 0,5 мВ/см;

– полоса частот 0–100 кГц (верхняя граница).

7. Спирометры для измерения дыхательных объемов и других характеристик системы внешнего дыхания. Применение систем с компьютерной или графической регистрацией измеряемых параметров (спирографы) позволяет получать более наглядные результаты тестирования параметров внешнего дыхания при обучении студентов.

8. Механоэлектрические преобразователи (датчики) используются при регистрации механических перемещений, например сокращении мышц. В них используется принцип изменения светового потока, проходящего через систему: шторка-фотоэлемент. Шторка, перекрывающая световой поток, связана с рычагом, который, в свою очередь, связан с объектом исследования (сердце, мышца и т. п.). В качестве фотоэлемента используются фотодиоды, фототранзисторы.

9. Самописцы используются для регистрации механической активности органов и частей органов (механограмма). Самописец Н-3031 с чернильной записью предназначен для регистрации в аналоговой форме электрических процессов, изменяющихся в диапазоне частот от 0 до 100 Гц. Прибор состоит из усилителя со ступенчато-регулируемой чувствительностью (от 4 В/см до 20 мВ/см) и плавной регулировкой усиления; лентопротяжного механизма с клавишным переключением скоростей; электромагнитного пишущего устройства с металлическим пером.

Порядок работы с прибором Н-3031-1. Прибор предназначен для регистрации чернилами на диаграммной ленте в прямоугольных координатах с нулем посередине в аналоговой форме быстро протекающих процессов, представленных в форме электрических сигналов. Перед началом работы необходимо проверить заземление прибора. После включения самописца в сеть прибор прогревают в течение 5 мин. Затем следует:

– включить скорость перемещения диаграммной ленты (1 мм/сек). Пишущее устройство должно находиться на нулевой линии диаграммной ленты;

– поставить «переключатель» диапазонов измерений в измерительном канале в положение 500 мV/см;

– установить ручкой «уст» «0» в каждом измерительном канале конец пишущего устройства на нулевую линию на диаграммной ленте;

– поставить переключатель диапазонов измерений в положение «калибр»;

– установить ручкой «усиление» пишущее устройство в каждом измерительном канале на крайнюю линию записи (20 мм);

- установить «переключатель» диапазонов измерений в каждом измерительном канале в положение «откл»;

- подключить входы измерительных каналов к источникам сигналов.

10. Растворы, применяемые для поддержания жизнедеятельности тканей и органов.

Для сохранения жизнедеятельности изолированных тканей и органов применяют изотонический раствор хлористого натрия (0,65% – для холоднокровных, 0,9% – для теплокровных). Такие растворы называются физиологическими. Для длительного поддержания жизнедеятельности препарата раствор должен содержать помимо хлористого натрия определенной концентрации и другие вещества, указанные в таблице 1.

Таблица 1. Состав наиболее распространенных

в физиологическом эксперименте растворов

для теплокровных и холоднокровных животных

Реактивы	Физиологический раствор		Раствор Рингера	Раствор Рингера–Локка	Жидкость Тироде
	для лягушки	для теплокровных	для лягушки	для теплокровных	для теплокровных
Дистиллированная вода Хлористый натрий Хлористый калий Хлористый кальций Двууглекислый натрий Хлористый магний Фосфорно-кислый натрий Глюкоза	100 мл 0,65 г _ _ _ _ _ _	100 мл 0,9 г _ _ _ _ _ _	100 мл 0,65 г 0,014 г 0,012 г 0,01 г _ _ _	100 мл 0,9 г 0,042 г 0,024 г 0,02 г _ _ 0,1 г	100 мл 0,8 г 0,02 г 0,02 г 0,02 г 0,01 г 0,005 г 0,1 г

Контрольные вопросы

1. Организм и структурные уровни его организации. Физиологические функции.

2. Нервная, гуморальная регуляции. Гомеостаз и гомеостатические параметры.

3. Обмен веществ и энергии. Ассимиляция и диссимиляция, их взаимосвязь.

4. Важнейшие понятия физиологии возбуждения: раздражимость, раздражители, возбудимость, возбуждение, лабильность.