Какой научный метод чаще применяется в изучении физиологии животных. Методы физиологического исследования
МЕТОДЫ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Физиология – наука, изучающая механизмы функционирования организма в его взаимосвязи с окружающей средой (эта наука о жизнедеятельности организма), физиология – наука экспериментальная и основными методами физиологической науки являются экспериментальные методы. Однако физиология как наука зародилась внутри медицинской науки еще до нашей эры в Древней Греции в школе Гиппократа, когда основным методом исследования был метод наблюдения. Выделилась физиология в самостоятельную науку в XV веке благодаря исследованиям Гарвея и ряда других ученых естествоиспытателей, и, начиная с конца XV – начала XVI веков, основным методом в области физиологии являлся метод эксперимента. И.Н. Сеченовым и И.П. Павловым был внесен значительный вклад в развитие методологии в области физиологии, в частности в разработке хронического эксперимента.
Литература:
1. Физиология человека. Косицкий
2. Корбков. Нормальная физиология.
3. Зимкин. Физиология человека.
4. Физиология человека под ред. Покровского В.Н., 1998 г.
5. Физиология ВНД. Коган.
6. Физиология человека и животных. Коган. 2 т.
7. Под ред. Ткаченко П.И. Физиология человека. 3 т.
8. Под ред. Ноздрочева. Физиология. Общий курс. 2 т.
9. Под ред. Кураева. 3 т. Переводной учебник? физиологии человека.
Метод наблюдения – самый древний, зародился в Др. Греции, хорошо развит был в Египте, на Др. Востоке, в Тибете, в Китае. Суть этого метода заключается в длительном наблюдении изменений функций и состояний организма, фиксирование этих наблюдений и по возможности сопоставление визуальных наблюдений с изменениями организма после вскрытия. В Египте при мумифицировании трупы вскрывались, наблюдения жреца за больным: изменения кожных покровов, глубина и частота дыхания, характер и интенсивность выделений из носа, ротовой полости, а также объем и цвет мочи, ее прозрачность, количество и характер выделяемого кала, его цвет, частота пульса и другие показатели, которые сопоставлялись с изменениями во внутренних органах, фиксировались на папирусе. Таким образом уже по изменению выделяемых организмом кала, мочи, мокроты и т.д. можно было судить о нарушении функций того или иного органа, например, если кал белого цвета допустимо предполагать нарушение функций печени, если кал черного или темного цвета, то возможно предположить желудочного или кишечное кровотечение. Дополнительным критерием служили изменения цвета и тургора кожи, отечность кожи, ее характер, окраска склера, потливость, дрожь и т.д.
Гиппократ к наблюдаемым признакам относил характер поведения. Благодаря своим тщательным наблюдениям им было сформулировано учение о темпераменте, согласно которому все человечество по особенностям поведения делится на 4 типа: холерики, сангвиники, флегматики, меланхолики, однако Гиппократ ошибся в физиологическом обосновании типов. В основу каждого типа им было положено соотношение основных жидкостей организма: сангви – кровь, флегма – тканевая жидкость, холеа – желчь, меланхолеа – черная желчь. Научное теоретическое обоснование темпераментов было дано Павловым в результате длительных экспериментальных исследований и оказалось, что в основе темперамента лежит не соотношение жидкостей, а соотношение нервных процессов возбуждения и торможения, степень их выраженности и преобладание одного процесса над другим, а также скорость смены одного процесса другими.
Метод наблюдения широко используется в физиологии (особенно в психофизиологии) и в настоящее время метод наблюдения сочетается с методом хронического эксперимента.
Метод эксперимента. Физиологический эксперимент в отличие от простого наблюдения – это целенаправленное вмешательство в текущее отправление организма, рассчитанное на выяснение природы и свойств его функций, их взаимосвязей с другими функциями и с факторами внешней среды. Также вмешательство часто требует хирургической подготовки животного, которое может носить: 1) острую (вивисекционную, от слова vivo – живое, sekcia – секу, т.е. секу по живому), 2) хроническую (экспериментально-хирургическую) формы.
В связи с этим эксперимент подразделяют на 2 вида: острый (вивисекция) и хронический. Физиологический эксперимент позволяет ответить на вопросы: что происходит в организме и как происходит.
Вивисекция представляет собой форму эксперимента, проводимую на обездвиженном животном. Впервые вивисекция начала применятся в средние века, но широко стала внедряться в физиологическую науку в эпоху Возрождения (XV-XVII в). Наркоз в то время не был известен и животное жестко фиксировалось за 4 конечности, при этом оно испытывало мучения и издавало душераздирающие крики. Эксперименты проводились в в специальных комнатах, которые народ окрестил «дьявольскими». Это послужило причиной появления философских групп и течений. Анимализм (течения, пропагандирование гуманного отношения к животным и выступление за прекращение издевательств над животными, анимализм пропагандируется в настоящее время), витализм (ратовало за то, не проводились эксперименты на ненаркотизированных животных и волонтерах), механицизм (отожествляли правильно протекающие в животном с процессами в неживой природе, ярким представителем механицизма был французский физик, механик и физиолог Рене Декарт), антропоцентризм.
Начиная с XIX века в остром эксперимента стали применять наркоз. Это привело к нарушению процессов регуляции со стороны высших отростков ЦНС, в результате нарушается целостность реагирования организма и его связь с внешней средой. Такое применение наркоза и хирургическая травля при вивисекции вносит в острый эксперимент неконтролируемые параметры, которые трудно учесть и предвидеть. Острый эксперимент, как и любой экспериментальный метод, имеет свои достоинства: 1) вивисекция – один из аналитических методов, дает возможность моделировать разные ситуации, 2) вивисекция дает возможность получать результаты в относительно короткий срок; и недостатки: 1) в остром эксперименте отключается сознание при применении наркоза и соответственно нарушается целостность реагирования организма, 2) нарушается связь организма с окружающей средой в случаи применения наркоза, 3) при отсутствии наркоза идет неадекватный нормальному физиологическому состоянию выброс стрессорных гормонов и эндогенных (вырабатываемых внутри организма) морфиноподобных веществ эндорфинов, оказывающих обезболивающий эффект.
Все это способствовало разработке хронического эксперимента – длительного наблюдения после острого вмешательства и восстановление взаимоотношений с окружающей средой. Преимущества хронического эксперимента: организм максимально приближен к условиям интенсивного существования. Некоторые физиологи к недостаткам хронического эксперимента относят то, что результаты получаются в относительно длительный срок.
Хронический эксперимент впервые был разработан отечественным физиологом И.П. Павловым, и, начиная с конца XVIII века, широко применяется в физиологических исследованиях. В хроническом эксперименте используется ряд методических приемов и подходов.
Метод, разработанный Павловым – метод наложения фистул на полые органы и на органы, имеющие выводные протоки. Родоначальником фистульного методы был Басов, однако при наложении фистулы его методом, содержимое желудка попадало в пробирку вместе с пищеварительными соками, что затруднило изучение состава желудочного сока, этапов пищеварения, скорости протекания процессов пищеварения и качества отделяемого желудочного сока на различный состав пищи.
Фистулы могут накладываться на желудок, протоки слюнных желез, кишечник, пищевод и др. Отличие павловской фистулы от басовской состоит в том, что Павлов накладывал фистулу на «малый желудочек», сделанный искусственно хирургическим путем и сохраняющий пищеварительную и гуморальную регуляцию. Это позволило Павлову выявить не только качественный и количественный состав желудочного сока на принимаемую пищу, но и механизмы нервной и гуморальной регуляции пищеварения в желудке. Кроме того, это позволило Павлову выявить 3 этапа пищеварения:
1) условнорефлекторный – при нем выделяется аппетитный или «запальный» желудочный сок;
2) безусловнорефлекторная фаза – желудочный сок выделяется на поступившую пищу независимо от ее качественного состава, т.к. в желудке располагаются не только хеморецепторы, но и нехеморецепторы, реагирующие на объем пищи,
3) кишечная фаза – после того как пища попадает в кишечник, то пищеварение усиливается.
За свои работы в области пищеварения Павлов был удостоен Нобелевской премии.
Гетерогенные нервно-сосудистые или нервно-мышечные анастенозы. Это изменение эффекторного органа в генетически детерминированной нервной регуляции функций. Проведение таких анастеноз позволяет выявить отсутствие или наличие пластичности нейронов или нервных центров в регуляции функций, т.е. может ли седалищный нерв с остатком позвоночника управлять дыхательной мускулатурой.
При нервно-сосудистых анастенозах эффекторними органами являются кровеносные сосуды и соответственно расположенные в них хемо- и барорецепторы. Анастенозы могут выполняться не только на одном животном, но и на разных животных. Например, если сделать анастеноз нервно-сосудистый у двух собак на каротидную зону (разветвление дуги сонной артерии), то можно выявить участи различных отделов ЦНС в регуляции дыхания, кроветворения, сосудистого тонуса. При этом режим вдыхаемого воздуха изменяют у донной собаки, а регуляцию видят у другой.
Пересадка различных органов. Подсадка и удаление органов или различных участков мозга (экстирпация). В результате удаления органа создают гипофункцию той или иной железы, в результате подсадки создают ситуацию гиперфункции или избытка гормонов той или иной железы.
Экстирпация различных участков головного мозга и коры головного мозга выявляют функции этих отделов. Например, при удалении мозжечка было выявлено его участи в регуляции движения, в поддержании позы, статокинетических рефлексов.
Удаление различных участков коры головного мозга позволило Бродману картировать мозг. Он разделил кору на 52 поля по функциональным отправлениям.
Метод перерезки головного спинного мозга. Позволяет выявить функциональную значимость каждого отдела ЦНС в регуляции соматических и висцеральных функций организма, а также в регуляции поведения.
Вживление электронов в различные участки мозга. Позволяет выявить активность и функциональную значимость той или иной нервной структуры в регуляции функций организма (двигательных функций, висцеральных функций и психических). Электроды, вживляемые в мозг, делаются из инертных материалов (т.е. они должны быть интоксичными): платина, серебро, палладий. Электроды позволяют не только выявлять функцию того или иного участка, но и наоборот, зарегистрировать в каком участке мозга появление вызывает потенциал (ВТ) в ответ на те или иные функциональные отправления. Микроэлектродная техника дает человеку возможность изучить физиологические основы психики и поведения.
Вживление канюль (микро). Перфузия – пропускание растворов различного химического состава по нашему компоненту или по наличию в нем метаболитов (глюкоза, ПВК, молочная кислота) или по содержанию биологически активных веществ (гормоны, нейрогормоны, эндорфины, энкефамины и др.). Канюль позволяет вводить растворы с разным содержимым в ту или иную область мозга и наблюдать изменение функциональной активности со стороны двигательного аппарата, внутренних органов или поведения, психологической деятельности.
Микроэлектродная технология и конюлирование применяются не только на животных, но и на человеке во время хирургических операций на мозге. В большинстве случаев это делается с диагностической целью.
Введение меченых атомов и последующее наблюдение на позитронно-эмиссионном томографе (ПЭТ). Чаще всего вводят ауро-глюкозу, меченную золотом (золото+глюкоза). По образному выражению Грине, универсальным донором энергии во всех живых системах является АТФ, а при синтезе и ресинтизе АТФ основным энергетическим субстратом является глюкоза (ресинтез АТФ может так же происходить из креатин-фосфата). Поэтому по количеству потребляемой глюкозы судят о функциональной активности того или иного участка мозга, о его синтетической активности.
Глюкоза потребляется клетками, а золото не утилизируется и накапливается в этом участке. По разноактивному золоту, его количеству судят о синтетической и функциональной активности.
Стереотаксические методы. Это методы, при которых проводятся хирургические операции по вживлению электродов в определенной области мозга в соответствии со стереотаксическим атласом мозга с последующей регистрацией отведенных быстрых и медленных биопотенциалов, с регистрацией вызванных потенциалов, а также регистрацией ЭЭГ, миограммы.
При постановке новых целей и задач одно и тоже животное можно использовать в течение длительного времени наблюдения, изменения расположения микроэлементов или перфузируя различные области мозга или органы различными растворами, содержащими не только биологически активные вещества, но и метатолиты, энергетические субстраты (глюкоза, креотинфосфат, АТФ).
Биохимические методы. Это большая группа методик, с помощью которых в циркулирующих жидкостях, тканях, а иногда и органах, определяют уровень катионов, анионов, неноницированных элементов (макро и микроэлементов), энергетических веществ, ферментов, биологически активных веществ (гормоны и др.). Эти методы применяются как in vivo (в инкубаторах) или в тканях, которые продолжают секретировать и синтезировать вырабатываемые вещества в инкубационную среду.
Биохимические методы позволяют оценивать функциональную активность того или иного органа или его части, а иногда и целой системы органов. Например, по уровню 11-ОКС можно судить о функциональной активности пучковой зоны коры надпочечников, но по уровню 11-ОКС можно судить и о функциональной активности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. В целом, поскольку 11-ОКС является конечным продуктом периферического звена коры надпочечников.
Методы изучения физиологии ВНД. Психическая работа мозга долго оставалась недоступной для естествознания в целом и для физиологии в частности. Главным образом потому, что о ней судили по ощущениям и впечатлениям, т.е. с помощью субъективных методов. Успех в этой области знаний определился тогда, когда о психической деятельности (ВНД) стали судить с помощью объективного метода условных рефлексов разной сложности выработки. В начале XX века Павловым была разработана и предложена методика выработки условных рефлексов. На основе этой методики возможны дополнительные приемы изучения свойств ВНД и локализации процессов ВНД в головном мозге. Из всех приемов наиболее часто используются следующие приемы:
Пробы возможности образования разных форм условных рефлексов (на высоту тона звука, на цвет и т.д.), что позволяет судить о условиях первичного восприятия. Сопоставления этих границ у животных разных видов позволяет выявить: в каком направлении шла эволюция сенсорных систем ВНД.
Онтогенетическое изучение условных рефлексов. Сложное поведение животных разных возрастов при его изучении позволяет установить, что в этом поведении является врожденным, а что приобретенным. Например, Павлов брал щенков одного помета и вскармливал одних мясом, а других молоком. По достижению зрелого возраста вырабатывал у них условные рефлексы, и оказалось, что у тех собак, которые с детства получали молоко, условные рефлексы вырабатывались на молоко, а у тех собак, которых с детства кормили мясом, условные рефлексы легко вырабатывались на мясо. Таким образом, строгого предпочтения виду плотоядной пищи у собак нет, главное, что бы она была полноценной.
Филогенетическое изучение условных рефлексов. Сравнивая свойства условнорефлекторной деятельности животных разного уровня развития, можно судить: в каком направлении идет эволюция ВНД. Например, оказалось, что скорость образования условных рефлексов резко от беспозвоночных и позвоночных, сравнительно мелко изменяется на протяжении всей истории развития позвоночных и скачком достигает способностей человека сразу связывать?, совпавшие события (импринтинг), импринтинг также свойственен выводковым птицам (вылупившиеся из яйца утята могут следовать за любым предметом: курица, человек и даже за движущейся игрушкой. В переходах беспозвоночные животные – позвоночные животные, позвоночные животные – человек отразились переломные этапы эволюции, связанные с возникновением и развитием ВНД (у насекомых нервная система неклеточного типа, у кишечнополостных – ретикулярного типа, у позвоночных – трубчатого типа, у птиц появляются бальные ганглии, некоторые обуславливают высокое развитие условнорефлекторной деятельности. У человека хорошо развита кора больших полушарий, что и обуславливает скачек.
Экологическое изучение условных рефлексов. Потенциал действия, возникающий в нервных клетках, участвующих в образовании рефлекторных связей, позволяет выявить основные звенья условного рефлекса.
Особенно важно то, что биоэлектронные показатели дают возможность наблюдать формирование условного рефлекса в структурах мозга еще до того, как он появится в двигательных или вегетативных (висцеральных) рефлексах организма. Прямое раздражение нервных структур мозга позволяет ставить модельные опыты по образованию нервных связей между искусственными очагами возбуждения. Можно также прямо определять, как изменяется при условном рефлексе возбудимость участвующих в нем нервных структур.
Фармакологическое действие при формировании или переделке условных рефлексов. Вводя в мозг определенные вещества можно определить, какое влияние они имеют на скорость и прочность образования условных рефлексов, на способность к переделке условного рефлекса, что позволяет судить о функциональной подвижности ЦНС, а также на функциональное состояние нейронов коры и их работоспособность. Например, было выявлено, что кофеин обеспечивает образование условных рефлексов при высокой работоспособности нервных клеток, а при низкой их работоспособности даже небольшая доза кофеина делает возбуждение непосильным для нервных клеток.
Создание экспериментальной патологии условно-рефлекторной деятельности. Например, хирургическое удаление височных долей коры больших полушарий ведет к псической глухоте. Методом экстирпации выявляется функциональная значимость участков коры, подкорки и стволовых отделов мозга. Таким же образом определяют локализацию корковых концов анализаторов.
Моделирование процессов условно-рефлекторной деятельности. Еще Павлов привлекал математиков для того, чтобы выразить формулой количественную зависимость образования условного рефлекса от частоты его подкрепления. Оказалось, что большинства здоровых животных, включая человека, условный рефлекс вырабатывался у здоровых людей после 5 подкреплений безусловным раздражителем. Особенно это важно в служебном собаководстве и в цирке.
Сопоставление психологических и физиологических проявлений условного рефлекса. Поддержка произвольного внимания, полета, эффективность обучения.
Сопоставление психологических и физиологических проявлений с биоэлементами и морфологическими с биокинетическими: выработка белков памяти (S-100) или участков биологически активных веществ в формировании условных рефлексов. Доказано, что если ввести вазопроессии, то условные рефлексы вырабатываются быстрее (вазопрессии – нейро-гормон, вырабатываемый в гипоталамусе). Морфологические изменения структуры нейрона: голый нейрон при рождении и с денуритами у взрослого человека.
Лабораторное занятие №1
Тема: Методы экстирпации и подсадки
Цель: Знакомство с методами экстирпации и подсадки паращитовидных желез. Моделирование гипо- и гипрепаратиреоза.
Оборудование: лабораторные животные (5 крыс), электрокоагулятор, пинцет, ножницы, скальпель, йод, иглы для зашивания кожи, шовный материал, операционный столик, эфир для наркоза, воронка.
Ход работы
Работа 1. Моделирование дефицита паратиреоидных гормонов у крыс.
Дефицит паратгормонов создается удалением обеих паращитовидных желез при помощи аппарата эклетрохирургичесоко высокочастотного ЭХ-30. Принцип работы прибора заключается в следующем: за счет тока высокой частоты происходит быстрое нагревание тканей и испарение содержимого клеток. Аппарат работает в 2 режимах: «резание» и «коагуляция». Удаление желез происходит в режиме коагуляцией тонким электродом d примерно равен размерам ОЩЖ. Для коагуляции желез достаточно соприкосновение в течение 1-1,5 с. В режиме резания железы можно экстилировать. Преимущества коагуляции по сравнению с экстилацией ОЩЖ заключается в том, что исключается кровопотеря и не повреждается ткань щитовидной железы. Послеоперационный период 2 недели.
Работа 2. Моделирование избытка паратиреоидных гормонов у крыс.
Для моделирования гиперпаратиреоза использовали метод трансплантации ОЩЖ. Сущность метода заключается в трансплантации крысам-реципиентам под кожу шеи 3-х пар ОЩЖ от 3-х крыс доноров. Крысы-доноры должны быть примерно одного веса с крысой-реципиентом.
Донорам под эфирным наркозом делают разрез кожи в области передней плотности шеи длиной 2-3 см, следовательно тупым способом раздвигают мышцы, делаю доступными ОЩЖ. В этом состоянии крысу-донора помещают под воронку, продолжая давать эфирный наркоз. Животное-реципиента перед операцией фиксировали на спинке на хирургическом столике, также как и у крыс-доноров производили разрез кожи длиной 2-3 см в области передней плотности шеи. Затем? скальпелем делали в подкожной клетчатке 6 неглубоких надрезов, которые служили своего рода ячейками для трансплантируемых ОЩЖ. Затем у 3-х крыс-доноров быстро отсекали ОЩЖ и помещали их в подготовленные разрезы у крысы-реципиента. Разрез кожи репициента зашивали хирургическим шелком и обрабатывали йодом. В последующие дни производили ревизию операционной раны. Полное заживление раны наблюдалось через 7-8 дней. Трансплантационные ОЩЖ хорошо приживаются. Данная модель убытка парат. гормонов позволяет обеспечить круглосуточное увеличение его в крови за счет естественного парат. гормона.
Задание для самостоятельной работы.
Пронаблюдать за состоянием оперированных животных вплоть до полного заживления раны и повторного их взятия в эксперимент.
Спустя 2 недели определить у оперированных животных уровень общего кальция, косвенно свидетельствующего о функциональной активности ОЩЖ и с-клеток щитовидной железы, а также уровня 11-ОКС, изменяющейся как в ответ на стрессорное хирургического воздействие, так и в ответ на нарушение функции ОЩЖ (точнее на нарушение гомеостаза кальция).
Лабораторное занятие №2
Работа 1. Двусторонняя овариоэктомия.
Для изучения электрогенов в адаптационно-приспособительной деятельности организма, самок крыс подвергали двусторонней овариоэктомии. Операция выполняется в соответствии с рекомендациями, изложенного в руководстве Бунока, 1968.
Животных наркотизировали эфиром и фиксировали на операционном столе в положении на спине. Шерсть на брюшке от грудины до лобковой области выстригали и кожу обработали спиртом. Скальпелем, осторожно, чтобы не повредить кишечник делали продольный разрез длиной 4-5 см по вредней линии живота. Найдя правый или левый рог матки, исследуя далее по нему по яйцеводу, находим яичник. Накалываем лигатуру на верхнюю часть яйцевода и связку, поддерживающую яичник, после чело обрезали его ножницами. Аналогично удалили и второй яичник. После этого мышцы и конец ушивали и шов обрабатывали 5% йодной настойкой.
После операции животных помещали в чистую клетку, в течение первых 4-5 дней проводили ежедневную обработку раны дезинфицирующими средствами. Заживление раны происходило за 8-10 дней.
Работа 1. Односторонняя адреналэктомия.
Для моделирования дефицита эндогенных глюкокортикоидов животных подвергании АЭ (адреналэктомии).
Оперативное удаление одного надпочечника производили по метотдике, представленной в руководстве Кабак Я.М. Операцию проводили под эфирным наркозом. Крысу фиксировали на операционном столе в положении на животе. Слева от позвоночника выстригали шерсть и обрабатывали операционное поле йодом. Разрез кожи и мышцы производили на расстоянии 1 см. слева от позвоночника, отступая на 1,5 см. книзу от реберной дуги. Далее небольшой мышечный разрез расширяли крючками. Надпочечник вместе с окружающей его жировой тканью и соединительнотканным тяжом захватывали анатомическим пинцетом и удаляли. Операционную рану послойно ушивали.
В послеоперационный период каждую рану ежедневно обрабатывали антисептическими средствами. Заживление происходило через 5-7 дней.
Вывод: Оварио- и адреналэктомия одновременно привели к резкому снижению адаптивных возможностей животных в связи с нарушениями гормнального баланса (гипофункция надпочечников привела к гипокартицизму и гипоэстрагении) и его гибели на 9 сутки после операции.
Лабораторное занятие №3
Тема: Методы введения фармацевтических препаратов лабораторным животным. Тестирующие методы.
Цель: Ознакомиться с методическими приемами и способами введения фармацевтических препаратов и различного рода пероральных и парэнтеральных нагрузок лабораторным животным.
Оборудование: шприцы для перорального, внутримышечного и перэнтерального введения, лекарственные вещества или водной нагрузки, 2 воронки с колпаками, 2 пробирки для сбора мочи (мирные), 2 пеленки, раствор петуитрина (содержит антидиуретический гормон – вадопресин), физиологический раствор, дистиллированная вода.
Ход работы
Работа 1. Влияние водной и гиперсоматической нагрузки на диурез. Влияние антидиуретического гормона на диурез.
Крыс взвесить и записать массу тела. Затем дать крысам водную нагрузку методом перорального введения. Для этого крысу подвесить в штатив «мягко», запеленать, в шприц, соединенный с зондом, набрать теплую воду (37 о С) из расчета 5% от массы тела. Держа крысу вертикально вводят зонд в рот, и осторожно продвигают его в желудок до упора, после чего постепенно выдавливают из шприца воду. Затем одной крысе вводят петуитрин из расчета 20 мл на 100 г. массы тела. После этого обеих крыс помещают в воронки и в течение 1 часа собирают мочу. Петуитрин вводится внутримышечно. С этой целью корцнгом берут за кожу головы и держат одной рукой одновременно и корцанг, и хвост крысы, стараясь, чтобы крыса касалась всеми 4 лапами поверхности стола и ее размеры соответствовали физиологическим размерам. Второй рукой производится инъекция в бедро (мышцы) при этом задняя лапка удерживается вместе с хвостом.
Вывод: Без петуитрина: 1,2 мл, с петуитрином 0,7 мл, т.е. петуитрин способствует задержке воды в организме.
Метод парентерального введения. Используется, когда введенные вещества должны как можно быстрее попасть в общий кровоток, и в том случае, когда объем вводимых препаратов превышает дозы, допустимые для внутримышечного введения. При парентеральном способе введения объем может достигать 5 см 3 . Парентерально предпочтительнее вводить масленые растворы лекарственных веществ.
При парентеральном способе введения животное держат вниз головой, нельзя позволять животному резко двигаться в согнутом положении. С этой целью животное корцангом фиксируют за голову, а руками за хвост. С помощью анатомического пинцета или небольшого зажима Кохера оттягивают стенку брюшной полости, при этом органы брюшной полости опускаются вниз, затем делаю прокол брюшной стенки, фиксирую 2 прокола: 1 через кожу, 2 через мышечную стенку брюшины. После этого лекарство вводиться в брюшную полость. Свидетельством правильного введения лекарственного препарата в брюшную полость является отсутствие осложнений в области брюшной полости и активное состояние животного после инъекции при условии введения не наркотических веществ. При одном проколе введение будет подкожные.
Лабораторное занятие №4
Тема: Методы биологического тестирования.
Цель: Ознакомиться с методами биологического тестирования функциональной активности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы.
Оборудование: гипофиз крысы-реципиента, гипоталамус крысы-реципиента, крыса-донор, реактивы, необходимые для приготовления экстракта гипофиза и гипоталамуса, корнцанг, зажим Кохера, шприц для внутривенного введения, ножницы, гепарин, пробирки для сбора крови, штатив, торсионные весы, водная баня, термометр, эфир для наркоза.
Ход работы
Работа 1. Определение содержания кортикотропина в гипофизе.
Перспективность метода заключается в определении прироста объема 11-ОКС в плазме крови крыс-реципиентов. После введения им тестируемых экстрактов гипофиза. Для определения содержания кортикотрпина предварительно строится колебательная кривая.
Техника определения: гипофиз взвешивали на торзионных весах и помещали в бокс с безводным ацетоном на 10 суток. Затем гипофиз взвешивали и тщательно растирали в 100 млк ледяной уксусной кислоты. Палочку ополаскивали таким же количеством уксусной кислоты. После этого чашечку помещали на водяную баню и выпаривали при t 70 о С в течение 30 минут. Полученный экстракт разводили в 2 мл бидистиллята и нейтрализировали 1 молярным NaHCO 3 , затем разбавляли до нужной массы раствором Кребса-Рингера, содержащим бикарбонат и глюкозу. При разведении гипофизарных экстрактов учитывали, что одной крысе-реципиенту надо ввести 100 мкг ацетонированного порошка.
Биологическое тестирование с целью определения содерджания кортикотропина в гипофизе предпочтительно проводить на крысах самцах. В сутки до опыта крысам подкожно вводили преднизаон из расчета 6 мг на 100 г массы тела. Указанная доза кортикостероида по принципу обратной связи блокирует гипофизарно-надпочечниковую систему крыс-реципиентов, прекращая эндогенную секрецию кортикотропина. Через сутки у крыс определяется уровень 11-ОКС в плазме крови. Необходимое количество гипофизарного экстракта вводили внутривенно и через 1 час повторно определяли уровень 11-ОКС после введения крысам-реципиентам тестируемых экстрактов гипофиза. Пользуясь кривой «логарифм доул-эффект» устанавливали содержание кортикотропина в гипофизе опытной крысы в мед/ 100 мгм ткань.
Лабораторное занятие №5
Тема: Биохимические методы в физиологии.
Занятие 1. Определение 11-ОКС в плазме крови.
Цель: определить изменение объема 11-ОКС в плазме крови после воздействия оперативного вмешательства физиологического эксперимента.
Методика: 1. У животного взять 1-1,5 мл крови (из хвостовой вены или бедренной вены);
2. Кровь отцентрифугировать в течение 10 мин при 2000 об/мин;
3. Отделить плазму от форменных элементов и перенести ее в пробирку с притертой пробкой. Плазмы должно быть 1 мл или довести до этого количества бидистиллятом.
4. В пробирку добавить 6 мл гексана, встряхивать в течение 20 с. При этом у плазмы удаляется холестерин. Удалить отработанный гексан с помощью водоструйного насоса.
5. Добавить хлороформа 10 мл, встряхивать в течение 1 мин. При этом кортикостероиды растворяются в хлороформе. Оставшуюся фракцию плазмы удалить насосом.
6. Экстракт промыть 0,1 М раствором NaOH, добавляя по 1 мл. Встряхиваем 1 мин и удаляем водоструйным насосом.
8. После отобрать 8 мл экстракта и перенести в чистую сухую пробирку с притертой пробкой.
9. В экстракт добавить 6 мл смеси абсолютного спирта (этилового) с H 2 SO 4 , которая выдерживает пробу во Савамо. Соотношение спирта и кислоты 1:3 (3 спирта и 1 кислоты). Встряхивают в течение 1 мин и оставляют на холоде в теплом месте в течение часа. При этом в смеси кислоты со спиртом растворяются кортикостероиды. После этого определяется объем 11-ОКС с помощью спектрофотометра «Квант».
Оборудование: двойной набор пробирок с притертой пробкой, штативы, центрифужные пробирки, водоструйный насос, 3 ппипетки по 1 мл, 2 пипетки на 10 мл, 1 пипетка на 6 мл.
Реактивы: бидистиллят, гексан, 0,1 раствор NaOH, хророформ, 100% этиловый спирт, H 2 SO 4 по Савамо (100%).
Методы исследования эмоционального статуса у крыс
Он позволяет судить о научной культуре автора, глубине его проникновения в тему и этичности его позиции по отношению к авторам используемых источников. Библиографический аппарат научного исследования оформляется в соответствии с требованиями ГОСТ 7.1.84 "Библиографическое описание документа" и с учетом коротких правил "Составления библиографического описания" . Справочно-библиографический...
Проверки на достоверность и надежность. Там, где это возможно, эти данные необходимо контролировать при помощи иных, более объективных методов, в частности математических расчетов. 2. Классификация основных методов психологического исследования В настоящее время определились некоторые подходы к построению системы методов психологии. В самом общем виде все они обычно подразделяются по...
Которые устанавливаются нормативным методом с помощью научно разработанных нормативов потребления. При относительном подходе определяется минимальный потребительский бюджет (МПБ) статистическим методом исходя из фактически сложившегося потребления в домохозяйствах с низкими доходами. При субъективном подходе уровень низких доходов находится путем опроса общественного мнения. Измерение ПМ или...
Заболевания. Определение маркеров опухолей хотя и дорогой, но очень важный метод исследования, без которого в ряде случаев обойтись просто невозможно. Большинство лабораторных методов исследования требуют специального оборудования. Так, для подготовки и сохранения проб при заданной температуре, а также проведения бактериологических и серологических исследований используют термостаты, а также...
Физиология – наука, изучающая механизмы функционирования организма в его взаимосвязи с окружающей средой (эта наука о жизнедеятельности организма), физиология – наука экспериментальная и основными методами физиологической науки являются экспериментальные методы. Однако физиология как наука зародилась внутри медицинской науки еще до нашей эры в Древней Греции в школе Гиппократа, когда основным методом исследования был метод наблюдения. Выделилась физиология в самостоятельную науку в XV веке благодаря исследованиям Гарвея и ряда других ученых естествоиспытателей, и, начиная с конца XV – начала XVI веков, основным методом в области физиологии являлся метод эксперимента. И.Н. Сеченовым и И.П. Павловым был внесен значительный вклад в развитие методологии в области физиологии, в частности в разработке хронического эксперимента.
Литература:
1. Физиология человека. Косицкий
2. Корбков. Нормальная физиология.
3. Зимкин. Физиология человека.
4. Физиология человека под ред. Покровского В.Н., 1998 г.
5. Физиология ВНД. Коган.
6. Физиология человека и животных. Коган. 2 т.
7. Под ред. Ткаченко П.И. Физиология человека. 3 т.
8. Под ред. Ноздрочева. Физиология. Общий курс. 2 т.
9. Под ред. Кураева. 3 т. Переводной учебник? физиологии человека.
Метод наблюдения – самый древний, зародился в Др. Греции, хорошо развит был в Египте, на Др. Востоке, в Тибете, в Китае. Суть этого метода заключается в длительном наблюдении изменений функций и состояний организма, фиксирование этих наблюдений и по возможности сопоставление визуальных наблюдений с изменениями организма после вскрытия. В Египте при мумифицировании трупы вскрывались, наблюдения жреца за больным: изменения кожных покровов, глубина и частота дыхания, характер и интенсивность выделений из носа, ротовой полости, а также объем и цвет мочи, ее прозрачность, количество и характер выделяемого кала, его цвет, частота пульса и другие показатели, которые сопоставлялись с изменениями во внутренних органах, фиксировались на папирусе. Таким образом уже по изменению выделяемых организмом кала, мочи, мокроты и т.д. можно было судить о нарушении функций того или иного органа, например, если кал белого цвета допустимо предполагать нарушение функций печени, если кал черного или темного цвета, то возможно предположить желудочного или кишечное кровотечение. Дополнительным критерием служили изменения цвета и тургора кожи, отечность кожи, ее характер, окраска склера, потливость, дрожь и т.д.
Гиппократ к наблюдаемым признакам относил характер поведения. Благодаря своим тщательным наблюдениям им было сформулировано учение о темпераменте, согласно которому все человечество по особенностям поведения делится на 4 типа: холерики, сангвиники, флегматики, меланхолики, однако Гиппократ ошибся в физиологическом обосновании типов. В основу каждого типа им было положено соотношение основных жидкостей организма: сангви – кровь, флегма – тканевая жидкость, холеа – желчь, меланхолеа – черная желчь. Научное теоретическое обоснование темпераментов было дано Павловым в результате длительных экспериментальных исследований и оказалось, что в основе темперамента лежит не соотношение жидкостей, а соотношение нервных процессов возбуждения и торможения, степень их выраженности и преобладание одного процесса над другим, а также скорость смены одного процесса другими.
Метод наблюдения широко используется в физиологии (особенно в психофизиологии) и в настоящее время метод наблюдения сочетается с методом хронического эксперимента.
Метод эксперимента . Физиологический эксперимент в отличие от простого наблюдения – это целенаправленное вмешательство в текущее отправление организма, рассчитанное на выяснение природы и свойств его функций, их взаимосвязей с другими функциями и с факторами внешней среды. Также вмешательство часто требует хирургической подготовки животного, которое может носить: 1) острую (вивисекционную, от слова vivo – живое, sekcia – секу, т.е. секу по живому), 2) хроническую (экспериментально-хирургическую) формы.
В связи с этим эксперимент подразделяют на 2 вида: острый (вивисекция) и хронический. Физиологический эксперимент позволяет ответить на вопросы: что происходит в организме и как происходит.
Вивисекция представляет собой форму эксперимента, проводимую на обездвиженном животном. Впервые вивисекция начала применятся в средние века, но широко стала внедряться в физиологическую науку в эпоху Возрождения (XV-XVII в). Наркоз в то время не был известен и животное жестко фиксировалось за 4 конечности, при этом оно испытывало мучения и издавало душераздирающие крики. Эксперименты проводились в в специальных комнатах, которые народ окрестил «дьявольскими». Это послужило причиной появления философских групп и течений. Анимализм (течения, пропагандирование гуманного отношения к животным и выступление за прекращение издевательств над животными, анимализм пропагандируется в настоящее время), витализм (ратовало за то, не проводились эксперименты на ненаркотизированных животных и волонтерах), механицизм (отожествляли правильно протекающие в животном с процессами в неживой природе, ярким представителем механицизма был французский физик, механик и физиолог Рене Декарт), антропоцентризм.
Начиная с XIX века в остром эксперимента стали применять наркоз. Это привело к нарушению процессов регуляции со стороны высших отростков ЦНС, в результате нарушается целостность реагирования организма и его связь с внешней средой. Такое применение наркоза и хирургическая травля при вивисекции вносит в острый эксперимент неконтролируемые параметры, которые трудно учесть и предвидеть. Острый эксперимент, как и любой экспериментальный метод, имеет свои достоинства: 1) вивисекция – один из аналитических методов, дает возможность моделировать разные ситуации, 2) вивисекция дает возможность получать результаты в относительно короткий срок; и недостатки: 1) в остром эксперименте отключается сознание при применении наркоза и соответственно нарушается целостность реагирования организма, 2) нарушается связь организма с окружающей средой в случаи применения наркоза, 3) при отсутствии наркоза идет неадекватный нормальному физиологическому состоянию выброс стрессорных гормонов и эндогенных (вырабатываемых внутри организма) морфиноподобных веществ эндорфинов, оказывающих обезболивающий эффект.
Все это способствовало разработке хронического эксперимента – длительного наблюдения после острого вмешательства и восстановление взаимоотношений с окружающей средой. Преимущества хронического эксперимента: организм максимально приближен к условиям интенсивного существования. Некоторые физиологи к недостаткам хронического эксперимента относят то, что результаты получаются в относительно длительный срок.
Хронический эксперимент впервые был разработан отечественным физиологом И.П. Павловым, и, начиная с конца XVIII века, широко применяется в физиологических исследованиях. В хроническом эксперименте используется ряд методических приемов и подходов.
Метод, разработанный Павловым – метод наложения фистул на полые органы и на органы, имеющие выводные протоки. Родоначальником фистульного методы был Басов, однако при наложении фистулы его методом, содержимое желудка попадало в пробирку вместе с пищеварительными соками, что затруднило изучение состава желудочного сока, этапов пищеварения, скорости протекания процессов пищеварения и качества отделяемого желудочного сока на различный состав пищи.
Фистулы могут накладываться на желудок, протоки слюнных желез, кишечник, пищевод и др. Отличие павловской фистулы от басовской состоит в том, что Павлов накладывал фистулу на «малый желудочек», сделанный искусственно хирургическим путем и сохраняющий пищеварительную и гуморальную регуляцию. Это позволило Павлову выявить не только качественный и количественный состав желудочного сока на принимаемую пищу, но и механизмы нервной и гуморальной регуляции пищеварения в желудке. Кроме того, это позволило Павлову выявить 3 этапа пищеварения:
1) условнорефлекторный – при нем выделяется аппетитный или «запальный» желудочный сок;
2) безусловнорефлекторная фаза – желудочный сок выделяется на поступившую пищу независимо от ее качественного состава, т.к. в желудке располагаются не только хеморецепторы, но и нехеморецепторы, реагирующие на объем пищи,
3) кишечная фаза – после того как пища попадает в кишечник, то пищеварение усиливается.
За свои работы в области пищеварения Павлов был удостоен Нобелевской премии.
Гетерогенные нервно-сосудистые или нервно-мышечные анастенозы. Это изменение эффекторного органа в генетически детерминированной нервной регуляции функций. Проведение таких анастеноз позволяет выявить отсутствие или наличие пластичности нейронов или нервных центров в регуляции функций, т.е. может ли седалищный нерв с остатком позвоночника управлять дыхательной мускулатурой.
При нервно-сосудистых анастенозах эффекторними органами являются кровеносные сосуды и соответственно расположенные в них хемо- и барорецепторы. Анастенозы могут выполняться не только на одном животном, но и на разных животных. Например, если сделать анастеноз нервно-сосудистый у двух собак на каротидную зону (разветвление дуги сонной артерии), то можно выявить участи различных отделов ЦНС в регуляции дыхания, кроветворения, сосудистого тонуса. При этом режим вдыхаемого воздуха изменяют у донной собаки, а регуляцию видят у другой.
Пересадка различных органов. Подсадка и удаление органов или различных участков мозга (экстирпация). В результате удаления органа создают гипофункцию той или иной железы, в результате подсадки создают ситуацию гиперфункции или избытка гормонов той или иной железы.
Экстирпация различных участков головного мозга и корыголовного мозга выявляют функции этих отделов. Например, при удалении мозжечка было выявлено его участи в регуляции движения, в поддержании позы, статокинетических рефлексов.
Знать особенности функционирования организма, каждой его части, структуры, уметь исследовать и прогнозировать изменения и патологии - это важная задача для специалистов в области медицины. Существует целая наука, которая занимается изучением как раз таких вопросов. Она называется физиология. Это наука о тех процессах, которые сопровождают нормальную жизнедеятельность организма. Возникла она достаточно давно, еще Гиппократ впервые проявлял интерес к функционированию живых систем. Сегодня существуют разнообразные методы изучения физиологии, которые помогают в полной мере понять те или иные механизмы и особенности организма.
Общее понятие о физиологии
Начать следует с общего понятия. Физиология - это наука о жизнедеятельности живого существа, его взаимосвязи с внешними условиями среды, их влиянии на и нормального функционирования органов и их систем. В целом главная мысль данной науки - выявить глубинные механизмы существования живого, понять, как происходит его саморегуляция и все остальные процессы.
Объектом физиологии является только живой организм, ведь именно так возможно выявить все интересующие людей закономерности в его строении и функционировании. Задачи дисциплины четко прослеживаются в самом определении.
Таким образом, предмет, задачи и методы физиологии - три составляющие науки. Многие ученые во все времена старались вникнуть в суть происходящих в организме, в том числе человеческом, изменений. Однако полностью возможным это стало только с изобретением современных приборов и устройств, то есть полное развитие наука получила лишь начиная с XX века.
Это не помешало ей стать стать одной из лидирующих среди биологических наук. Физиология, анатомия и медицина - три тесно взаимосвязанные между собой дисциплины, которые являются фундаментом друг для друга. Поэтому методы анатомии и физиологии в некоторых случаях сходны между собой.
Разделы физиологии
Сама по себе данная наука имеет несколько дочерних дисциплин. Так, выделяют физиологию:
- общую;
- сравнительную;
- частную.
Общая занимается изучением процессов жизнедеятельности в целом. То есть рассматривает закономерности протекания тех реакций, которые являются проявлениями жизни. Например, питания, дыхания, выделения, регуляции, смены сна и бодрствования и прочих. Сюда же относится такой раздел, как физиология клетки, который занимается детальным исследованием всех ее жизненных проявлений.
Сравнительная физиология сравнивает процессы жизнедеятельности одного или разных видов организмов в процессе онтогенеза. В результате так же формируется целая ветвь - эволюционная физиология.
Частная занимается более узкими специфичными исследованиями. Так, можно выделить несколько вариантов дисциплин, входящих в эту группу.
- Физиология человека, методы исследования которой мы рассмотрим чуть позже.
- Физиология отдельных групп живых организмов (насекомых, птиц, млекопитающих животных, рептилий и так далее).
- Отдельных органов и тканей.
- Систем организма (физиология пищеварения, кровообращения, дыхания и прочее).
Особенно широкое развитие в последнее время получило исследование человека с точки зрения этой науки. Ведь его организм имеет самое сложное строение. Методы физиологии человека достаточно разнообразны и эффективны, чтобы выявить все необходимые для понимания сути вещи. Выделяют:
- возрастную физиологию;
- питания;
- труда;
- спорта;
- космическую;
- патологическую;
- клиническую.
Совокупные данные этих дисциплин помогают объять все необозримые процессы, происходящие внутри человека и найти доступ к управлению ими.
в физиологии
Таковых насчитывается несколько. Существуют исторически сложившиеся, которые применялись еще в древности. Сегодня сформированы и новые, основанные на последних научных достижениях в области техники, электроники, изучении электромагнитных излучений.
Выделяют следующие методы физиологии.
- Экстирпация - один из самых древних способов изучения. Заключался в удалении того или иного органа у живого существа с дальнейшим наблюдением за реакцией организма и фиксацией результатов.
- Фистульный метод . Его основа - во введении внутрь органов, имеющих полость, трубок из металла или пластмассы и фиксации таким образом биологических жидкостей. Получаются данные об изменении химической природы веществ, то есть исследуется секреторная функция организма.
- Метод катетеризации - введение по тонким трубочкам в органы и сосуды специальных лекарств, вызывающих изменения в функционировании. Так изучается работа сердца, кровеносных сосудов, желез внешней и внутренней секреции (не всех).
- Метод денервации. Используется для исследования взаимосвязи между нервами и рабочими органами. Для этого используется способ раздражения с дальнейшей фиксацией результатов.
- Методы изучения физиологии, основанные на использовании инструментов и оборудования. Сюда относится вживление в органы и ткани макро- и микроэлементов, регистрация нервных импульсов, воздействие излучением, снятие показаний работы сердца и головного мозга и так далее.
Некоторые методы исследования в физиологии мы рассмотрим подробнее дальше. Они являются наиболее часто применяемыми и важными.
Наблюдение
Данные методы физиологии использовались еще в Древнем Египте, Риме, Китае, на Древнем Востоке. Уже тогда существовали исследователи, интересующиеся изменениями, происходящими в живых организмах. Так, например, в Египте при мумифицировании фараонов и их семей производили вскрытие трупов и фиксировали изменения внутренней среды. Оценивались такие показатели, как:
- цвет и качество биологических жидкостей и масс;
- окраска органов;
- цвет глазной склеры;
- качество и цвет мокроты;
- отечность кожи, ее тургор и структура.
Эти характеристики сравнивались с таковыми у здоровых людей и делались определенные выводы. Возможно было даже установить в некоторых случаях причину смерти человека.
Сегодня наблюдение не потеряло своей актуальности, особенно когда речь идет о психофизиологии. Поведение человека, его эмоции, темперамент, наружные проявления дрожи, потливости - все эти признаки служат определенными звоночками к исследованию. Они дают понять взаимосвязь строения и наружного проявления тех или иных показателей, физиологических функций, процессов в организме.
Учение о темпераменте человека было создано ученым Павловым именно на основании изучения процессов торможения и возбуждения, которые внешне проявлялись различной эмоциональной окраской в поведении и реакцией на те или иные события, слова, действия. Он доказал, что в основе холеричного, сангвистичного, меланхоличного и флегматичного проявлений лежат именно нервные процессы, сопряженные с психической деятельностью мозга, его реакциями.
Эти выводы неоднократно подтверждались разными учеными и психологами, исследователями. Поэтому такие методы физиологии человека, как наблюдение и эксперимент, о котором речь пойдет дальше, были и есть актуальны, важны и результативны.
Эксперимент
Экспериментальные методы изучения физиологии являются основополагающими и исторически самыми древними и популярными. Действительно, как еще узнать, если не посмотреть? Поэтому, наряду с наблюдением, проводились и различного рода испытания, чаще всего на животных. Именно они давали практически стопроцентный результат в исследованиях, позволяли получать максимально достоверные данные.
Существуют экспериментальные методы исследования анатомии и физиологии, сводящиеся к двум основным группам.
Таким образом работали основные методы физиологии, актуальные в некоторых случаях и по сей день. Хотя, конечно, современные технические новшества постепенно полностью вытесняют вмешательство непосредственно в организм со стороны человека. Теперь возможно получить необходимую информацию совсем другими, менее болезненными, более точными и подходящими и для человека способами.
Графическая регистрация
Методы физиологии человека основываются как раз на использовании определенной аппаратуры. Среди таких устройств важное место занимают следующие.
- Электрокардиограф . Аппарат, используемый для фиксации сердечных биоэлектрических потенциалов. В результате из прибора выходит начерченная на бумаге электрокардиограмма, которую знающий врач-специалист расшифровывает и делает вывод о состоянии здоровья сердца и кровеносной системы. На сегодняшний день этот аппарат спас жизни миллионам людей. Ведь своевременное обнаружение проблемы - ключ к успешному лечению.
- Микроэлектроды . Мельчайшие структуры, способные вживляться непосредственно в клетку и фиксировать мембранный биопотенциал. Сегодня это одно из важнейших достижений в электронике, которое касается физиологических исследований организма человека. Эти электроды могут вводиться даже в мозг человека, что позволяет наблюдать и фиксировать психосоматические изменения в состоянии здоровья и жизнедеятельности.
- Радионуклидные методы физиологии - используются для получения количественных характеристик физиологических процессов.
- Разнообразные датчики, которые испускают электромагнитные волны. Обратный ответ в виде электрического импульса фиксируется специальным прибором - осциллографом - и затем передается для обработки в компьютер. Здесь уже происходит детальная обработка полученной информации и формируются определенные выводы. Так можно установить химическую концентрацию тех или иных ионов, величину давления, температуру, движение и прочие параметры).
Таким образом, современные методы науки физиологии, основанные на использовании приборов, являются самыми точными, безболезненными и научно информативными из всех нами рассмотренных выше.
Химические и биохимические методы
И физиологии не только схожи между собой. Они связаны также и с другими науками. Так, существует биологическая физиология, биохимия, а также физическая физиология. Эти науки изучают процессы внутри организма со своей точки зрения, то есть с химической, физической и биологической.
Так, при помощи именно этих способов устанавливается влияние того или иного вещества (медиатора, гормона, фермента) на происходящие в организме процессы. Химия помогает в установлении свойств этого соединения, физика выявляет его термодинамические параметры, которые могут оказать влияние на организм. Физиология требует изучения воздействия не только на конкретный процесс, но и вообще на организм, орган и на совокупность внешних условий. Все вместе эти науки объединены под общим названием биологической химии.
Методы патологической физиологии
Предмет и методы физиологии являются тесно связанными и взаимозависимыми друг от друга понятиями. Однако нормальная наука, изучающая здоровый живой организм - это еще не все. Существует также и патофизиология, или патологическая, которая исследует нарушение процессов жизнедеятельности, их протекание, влияние на организм в целом и каждый его орган и прочее. Поэтому у данной дисциплины появляется свой собственный комплекс способов, при помощи которых возможно изучение обозначенных вопросов.
Какие же это методы физиологии?
- Моделирование . Подразделяется на две группы: на живом объекте исследования и in vitro, то есть искусственной физической системе. Для создания какой-либо модели патогенного процесса используют компьютер или математические вычисления на бумаге. Также часто для этого пользуются обычными логическими выводами и заключениями. Модель, как правило, строится на основании полученных теоретических данных по какому-либо вопросу.
- Теоретический анализ. На основании данных, получаемых при лабораторных исследованиях материала (живого объекта), строится теория. Она включает в себя предположительные ответы на вопросы: "Что с пациентом? Каким образом происходит патологический процесс? Каково его состояние и масштаб влияния? Какие меры борьбы уместны в данном случае для прекращения?"
- Клинические исследования. Обязательный метод, без которого невозможно существование всех остальных. Ведь теоретические знания появляются именно на основании результатов клиники пациента. Для данного способа используется целый ряд сопутствующих методик:
Только на основании материала, полученного при использовании всех методов, врач может поставить диагноз и назначить курс лечения.
Физиология растений
Это наука о жизнедеятельности (функционировании) растительных организмов. Речь идет обо всех формах жизни: от одноклеточных до высших, включая водоросли. Задачами физиологов растений являются следующие:
- рассмотреть и выявить механизмы функционирования растений;
- создать теоретические основы возможности осуществления фотосинтеза в искусственных условиях;
- построить модель, отражающую сущность методики получения повышенных урожаев важных сельскохозяйственных культур.
Конечно, задачи совсем не простые. Ведь растения - настоящие живые организмы, в которых ежесекундно, как и в человеке, происходят сотни биохимических реакций. Физиологу надлежит изучить каждую из них. Растения дышат, питаются, осуществляют процесс фотосинтеза, размножаются, растут и развиваются - это нормальные виды жизнедеятельности для любых живых существ. Изучение всех перечисленных процессов - задача физиологов.
Решить проблему осуществления фотосинтеза в искусственных условиях - значит дать людям возможность доступа к огромному потенциальному источнику питания. Ведь тогда голод в мире исчезнет, качество жизни людей значительно повысится. Но пока полностью эту проблему решить не удалось, хотя многие вопросы в области фотохимической стороны процесса уже решены.
Методы данной науки
Физиология растений тесно граничит со следующими современными науками:
- биотехнологией;
- молекулярной биологией;
- генной инженерией;
- биофизикой;
- клеточной инженерией.
Естественно, что это отражается и на способах, при помощи которых проводятся исследования растительных организмов. Так, методы физиологии растений следующие.
- Культивирование.
- Методы световой и электронной спектроскопии.
- Электрохимические.
- Оптико-акустические.
- Хроматографические.
- Спектрофотометрические.
Очевидно, что все они направлены на измерение численных показателей: продуктивности, массы, прироста, развития, результатов пластического и энергетического обмена. Что позволяют решить подобные методы? Очень важные сельскохозяйственные задачи, такие как:
- селекция растений;
- получение гетерозисных форм;
- интродукция;
- акклиматизация;
- районирование сортов;
- искусственное орошение;
- места выращивания растений.
Таким образом, физиология растений - еще одна фундаментальная биологическая наука, играющая важную роль в жизни человека.
Некоторые люди по религиозным, моральным, медицинским и эстетическим соображениям не желают использовать искусственную технику контрацепции.
В этих случаях могут применяться физиологические методы предупреждения беременности, предполагающие воздержание от близости в дни, наиболее благоприятные зачатию (т.е. в период овуляции). В каждом месячном цикле женская яйцеклетка способна к оплодотворению в течение одних суток, но сперматозоид может сохранять свою активность в течение 3-4 суток после попадания во влагалище.
Основная сложность заключается в точном определении сроков овуляции, т.к. абсолютно точных признаков не существует, а многие женщины имеют колебания в продолжительности цикла. К сожалению, стабильный 28-дневный цикл имеют только 8% женщин.
Сочетание календарного метода, температурного и метода контроля за слизью (симптомо-термический метод) повышает эффективность предохранения, а регулярное наблюдение за состоянием организма приводит к тому, что некоторые женщины начинают замечать день овуляции по слабой боли в нижней части живота.
Преимущества: нет вмешательства в организм, не требуются дополнительные затраты или подготовительные мероприятия перед близостью.
Недостатки: требует ежедневного тестирования, большого количества точных наблюдений и аккуратного ведения записей; всегда сохраняется возможность ошибки в расчетах или сбой в продолжительности цикла; болезнь, сильные переживания или смена обстановки могут стать причиной нарушения цикла, «безопасных дней» мало (см. расчет дней на схеме), приходится воздерживаться от близости на протяжении значительной части месяца, эффективность метода - 80-85%.
Температурный метод. О возникновении овуляции можно узнать ежедневно измеряя вагинальную или ректальную температуру тела каждое утро сразу после сна (базальная температура). У большинства женщин температура тела перед овуляцией снижается на несколько десятых градуса, а в день овуляции поднимается на 0,6°С и сохраняется такой до начала следующего цикла. Обычно через трое суток после подъема температуры наступает «безопасный» период. Этот метод лучше всего использовать параллельно с календарным для более точного определения сроков овуляции.
Календарный метод. Теоретически известно, что овуляция имеет место за 14 дней перед началом следующего цикла.
На практике овуляция может произойти на 13-17 день, 4 дня надо добавить ко дню предполагаемой овуляции из расчета сохранения в этот период активности сперматозоидов и сутки после овуляции - на способность к оплодотворению яйцеклетки. В результате расчетов оказывается, что относительно безопасными оказываются 11 дней перед началом следующего цикла; 12-20 день наиболее благоприятны для зачатия при расчете цикла с конца («опасные дни»), также менее опасны дни до этого периода.
Этот метод можно использовать только если женщина регулярно отмечает график менструаций и на его основе производит расчет предполагаемой овуляции.
Если цикл нерегулярный, нужно записывать даты менструации в течение по крайней мере шести циклов. Вычесть 18 из самого короткого цикла, чтобы определить первый день, когда вам следует воздержаться от секса. Затем вычесть 11 из самого длинного цикла, чтобы определить последний небезопасный день.
Метод контроля за слизью. Обследование слизистой шейки матки позволяет определить наступление овуляции. За 1-2 дня до овуляции выделение слизи усиливается, она становится жиже, прозрачней и тягучей, по консистенции напоминает яичный белок. До этого периода и через несколько дней после овуляции слизь мутная, непрозрачная (беловато-желтоватая), густая и не тянется.
а - среднее количество слизи, она густая, мутная; б - увеличение количества слизи, разжижение, более прозрачная; в - максимальное количество слизи, очень жидкая, тягучая и прозрачная; г - уменьшение количества слизи, она мутная, густая.
Прерывание полового акта
Извлечение полового члена до наступления эякуляции - это старейший и наиболее простой противозачаточный метод, и даже сейчас он очень широко распространен во всем мире. Этот метод не является надежным, т.к. небольшое количество сперматозоидов содержится в секрете желез Купера, который выделяется при возбуждении (до эякуляции), и этого может оказаться достаточно для оплодотворения.
Прерванный половой акт сопряжен с большим эмоциональным напряжением партнеров, мешает полноценному удовлетворению как мужчины, который должен постоянно контролировать себя, так и женщины, которая опасается беременности. Помимо этого капля эякулята может попасть на половые органы женщины, и этого будет достаточно для активно двигающихся сперматозоидов.
Вероятность беременности при использовании этого метода достигает 28%.
Экстренная контрацепция
Одним из методов контрацепции является предупреждение беременности после совершившегося полового акта без предохранения (незащищенного полового акта). Такой метод называется экстренной, или посткоитальной контрацепцией (ЭК).
Наиболее эффективными методами ЭК являются назначение высоких доз гормональных препаратов или посткоитальное введение внутриматочного контрацептива.
«Утренние таблетки»
За рубежом таблетки для ЭК часто называют «утренними таблетками». Они эффективны в случаях приема в течение 72 часов после незащищенного секса. Но чем раньше приняты таблетки, тем выше их эффективность! Сначала принимается одна доза, а через 12 часов - повторная. Основным механизмом действия гормональной ЭК является влияние на слизистую оболочку матки и нарушение процесса имплантации оплодотворенной яйцеклетки.
С целью ЭК можно использовать практически любой имеющийся в продаже комбинированный оральный контрацептив (ОК), но число таблеток будет меняться в зависимости от их состава и дозировки. Так, если с целью ЭК используется ригевидон, то в первой дозе должно быть 4 таблетки, а во второй, принятой через 12 часов, - 2 таблетки. При использовании препарата Овидон надо принять 2 таблетки, а спустя 12 часов - еще 2 таблетки.
При приеме современных ОК типа марвелона, микрогинона, си-леста рекомендуется принятие трех таблеток в первый раз и повторно через 12 часов.
Другой тип таблеток для ЭК содержит только гормон прогестин. Эти таблетки эффективнее комбинированных ОК, а риск возникновения побочных эффектов ниже. Из этой группы препаратов в нашей стране распространение получил венгерский препарат Постинор. Его эффективность - 98% при двукратном приеме с перерывом в 12 часов, не позднее 48 часов после акта.
При его использовании у 8% женщин наблюдалась тошнота и у 8% -нарушение менструального цикла в виде межменструальных кровянистых выделений. Постинор не рекомендуется применять более 4 раз в месяц.
В качестве перспективного средства в настоящее время рассматривается синтетический антипрогестин, известный как Ру-486 (Франция). У него самая высокая эффективность при меньшем количестве побочных эффектов. Из нежелательных эффектов - удлинение менструального цикла после приема препарата.
Экстренная гормональная контрацепция показала свою эффективность, однако ее нельзя рекомендовать для постоянного использования в течение длительного времени, так как при этом используются высокие дозы гормонов.
Поэтому после применения ЭК необходимо перейти на какой-либо другой метод предохранения от беременности. Экстренная контрацепция должна применяться в чрезвычайных ситуациях (например, после изнасилования или при сомнениях в целостности презерватива). Она также рекомендуется женщинам, редко живущим половой жизнью, и после случайных половых связей.
Противопоказания к использованию: тромбофлебиты, возраст старше 35 лет в сочетании с курением (больше 15 сигарет в день), заболевания печени, гипертоническая болезнь, сахарный диабет, нарушение липидного обмена.
Побочные эффекты. Сравнение количества побочных эффектов при использовании комбинированных ОК и Постинора (международное исследование 1998 года):
1. Тошнота - 50% (комбинированные ОК) и 23% (Постинор).
2. Рвота- 19% и 6%.
3. Головокружение - 17% и 11%.
4. Болезненность груди - 21% и 16%.
Вероятность наступления беременности. (По результатам международного исследования в 1998 году.) Частота наступления беременности в зависимости от сроков применения ЭК после полового акта. Эффективность метода зависит от длительности интервала между половым сношением и применением ЭК (чем меньше интервал, тем выше эффективность).
В первые сутки - 2% (комбинированные ОК) и 0,4% (Постинор). Во вторые сутки - 4,1% и 1,2%. В третьи сутки - 4,7% и 2,7%.
Введение ВМС
Экстренное введение внутриматочного контрацептива эффективно, если оно производится не позже 5-7 дня после полового контакта.
Преимущества: эффективность (более 99%), отсутствие гормонально зависимых побочных явлений, возможность применения позже 72 часов после незащищенного полового акта и возможность дальнейшего длительного использования делают этот метод ЭК перспективным, особенно в тех случаях, когда гормональный метод ЭК использовать уже поздно.
Нежелательно вводить ВМС молодым, нерожавшим женщинам при наличии большого числа половых партнеров, случайных половых связях, так как внутриматочная контрацепция связана с риском воспалительных заболеваний половых органов.
Спринцевание
Использование промывания влагалища каким-либо раствором после полового акта является крайне ненадежным способом контрацепции. К моменту окончания близости значительная часть сперматозоидов оказывается вне пределов досягаемости. Считается также, что промывание химически активными веществами нарушает естественную микрофлору влагалища, повышает риск воспалительных процессов. Вероятность наступления беременности при постоянном использовании спринцевания - 39%.
Ни один из рассмотренных методов контрацепции не является эффективным на 100%, и неудачи могут быть у любой пары. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, 25% беременностей в мире относятся к разряду незапланированных, и ежегодно 50 миллионов из них оканчиваются абортами. К сожалению, аборт остается распространенным методом планирования семьи в Российской Федерации. В 1996 году в России было зарегистрировано 2,6 млн абортов, что соответствует 69 абортам на 1000 женщин детородного возраста, в то время как в Великобритании - четырнадцать, а в Голландии - 5. В нашей стране на одни роды приходится два аборта. При опросе женщин в Санкт-Петербурге в 1996 году 76% женщин в возрасте от 35 до 54 лет указали, что делали аборт, а 26% имели 4 аборта и более.
Искусственные аборты разрешено производить женщинам со сроком беременности не более 12 недель. Широкое распространение
получил метод вакуум-аспирации (миниаборт): отсасывание слизистой и имплантировавшегося зародыша через трубку, введенную в полость матки. Эту процедуру можно проводить не позднее 8 недель беременности.
На более поздних сроках осуществляется аборт методом выскабливания. После расширения шеечного канала матки, в него вводится металлический инструмент - кюретка, при помощи которой осуществляется выскабливание внутренних стенок матки, чтобы удалить слизистую и ткани плода.
Аборт таит в себе опасность физической и психической травмы, которая наносится женщине. У каждой третьей женщины аборт дает осложнения - это бесплодие, невынашивание, воспалительные процессы гениталий, эндокринные нарушения. Практически не поддается учету тот стресс, который переживает женщина в результате прерывания беременности.
Она может переживать чувство вины, угрызения совести, подавленность и депрессию. Во всем мире свыше 200 000 женщин ежегодно умирают от осложнений после абортов и 98% из них - в развивающихся странах. В России в 1991 году после абортов умерли 233 женщины, более 90% - после криминальных абортов.
Удаление плодного яйца (вакуум-аспирация). Врач вводит зеркала (1), шейка удерживается пулевыми щипцами (2). После обработки дезинфицирующим составом и расширения цервикального канала металлическими расширителями в полость матки вводится тонкая (4 или 6 мм) гибкая пластиковая трубка с наконечником (3). К ней подключается отсос (4), а трубку перемещают по полости, пока все содержимое полости матки не будет удалено. Операция занимает 10-15 минут.
С чем была связана сложность принятия решения об аборте у женщин Санкт-Петербурга в двух возрастных группах от 18 до 34 лет и от 35 лет и старше по опросу 1996 г.:
1. Страх бесплодия - у 42% и 17%.
2. Испытывали моральные терзания - 34% и 24%.
3. Ни с кем не могли говорить об этом - 22% и 19%.
4. Хотели ребенка - 22% и 14%.
5. Стыдились беременности - 7% и 5%.
Отношение женщин Санкт-Петербурга к абортам по опросу 1996 г.:
1. 79% женщин в возрасте от 18 до 34 лет считают аборт серьезной операцией.
2. Серьезные психологические последствия аборта отметили 11,5% женщин, физические последствия - 12%, и те, и другие - 18%.
Процедуру считают:
3. Болезненной 46% женщин.
4. Вызывающей чувство вины - 54%.
5. Унижающей - 23%.
6. Неприемлемой - 34%.
Перед физиологией стоит задача дать ответ на вопрос, что происходит в организме, почему и как осуществляется тот или иной физиологический процесс. Достаточно часто для ответа на эти вопросы физиологи-исследователи используют метод наблюдения или самонаблюдения, характерной условием которого является отсутствие какого-либо вмешательства в физиологический процесс. Эти методы позволяют только качественно охарактеризовать физиологическое явление, например, установить сужение или расширение зрачка, и часто служат источником субъективных ошибок.
Но физиологи не ограничиваются только наблюдениями. Чтобы получить ответы на поставленные вопросы (как и почему именно так происходят физиологические процессы), в физиологии применяют эксперимент.
Эксперимент — один из основных методов познания физиологических явлений. То есть, физиология — экспериментальная наука. Экспериментатор вмешивается в ход физиологических процессов в специально подобранных условиях, делает выводы о причинно-следственные связи. Он не только качественно, но и количественно оценивает физиологические процессы, выражает их числом и мерой, документируя их. Именно с эксперимента началась , и его значение не уменьшается со временем. Измерения и документирования требуют применения специальных инструментов, приборов и аппаратов. На сегодня во время физиологического эксперимента широко используют приборы, работа которых основана на новейших достижениях физики, химии, электроники, автоматики, кибернетики и вычислительной техники.
Экспериментальный метод применяют в двух вариантах: острые опыты и хронические исследования.
Во время острого опыта (вивисекции) животному вводят обезболивающие препараты, усыпляют его, рассекают тело и исследуют работу определенного органа. Разновидностью острых опытов является методика изолированных органов, тканей и клеток, их жизнедеятельность во время опытов поддерживают, используя специальные растворы, питательные среды, аэрацию и поддержания соответствующей температуры. Считают, что острые опыты является основным экспериментальным подходом аналитической физиологии.
Хронические (длительные) эксперименты проводят на живых животных, и они служат основой синтетической физиологии. Такие эксперименты проводят на интактных и специально прооперированных животных. Сюда относятся операции по наложению фистул, выведение наружу протоков, удаления органов или их частей (эндокринных желез, участков головного мозга), вживление электродов для раздражения и отвода биоэлектрических потенциалов.
Длительные опыты выполняют и на интактных животных, когда изучают энергозатраты, влияние температуры и состава воздуха, поведенческие реакции. Для этого животных помещают на определенный период в специально оборудованные камеры.
Перечень используемых в физиологии конкретных методик достаточно просторный. Сюда относятся: экстирпация (удаление органа), трансплантация (пересадка органа), денервация (лишение нервного контроля), наложение лигатур (перевязок), методика сосудистых анастомозов, фистульного методика, методика катетеризации, перфузия изолированных органов, электрофизиологические методы (раздражение электрическим током, внеклеточный и внутриклеточный отвод биоэлектрических потенциалов, электрические методы измерения температуры, давления, записи сокращения мышц), биохимические методы, радиотелеметрических методы (передача на расстояние физиологической с участием радиоволн), кибернетические методы (математическое, программное и физическое моделирование физиологических функций). Следует также отметить, что в физиологии сегодня широко применяют физические и физико-химические методы исследования (колориметрию, спектрофотометрию, рН-метрию, хроматографии, электрофорез, рентгенографию, электронную микроскопию, метод радиоактивных меток и другие).
Исследования проводят на лабораторных собаках, кроликах, морских свинках, крысах, белых мышах, лягушках и сельскохозяйственных животных (птицах, овцах, козах, свиньях, крупному рогатому скоту, лошадях), содержащихся в условиях, отвечающих критериям гуманного обращения с ними. Экспериментальные данные, полученные в ходе исследования лабораторных и сельскохозяйственных животных, могут быть использованы для объяснения соответствующих функций человека. Однако полной аналогии проводить не следует.