生理学研究的方法
在生理学研究中,常采用的实验方法有急性和慢性两大类。实验在短期内完成,获得结果后即处死动物,称为急性实验(acute experiment);在有目的地进行一次外科无菌手术对体内某器官处理后,让动物从中完全恢复过来,随之再长时间地对其进行研究,称为慢性实验(chronic experiment)。
(一)急性实验和慢性实验方法及其应用
1.急性实验方法 急性实验可分为离体实验方法和活体解剖实验方法两类。
(1)离体实验方法:从活着的或刚被处死的动物身上取出所要研究的细胞、组织或器官,放置于人工创造的内环境中以保持其新陈代谢,使其在一定时间内生理功能能正常进行。如用酶分离法,分离出体内不同组织的单个细胞,再用基因克隆技术,检测其在不同状态下基因表达的差异以及新基因的有无;用膜片钳技术,研究一小片培养的心肌、平滑肌或神经细胞膜,膜电压被钳制在不同的值时,膜上单一离子通道的活动及影响其开放和关闭的因素;采用不同部位脑的薄片进行灌流,以研究其电活动特征及规律;在人工灌流心室乳头肌的条件下,用微电极记录单个心肌细胞的动作电位和研究心肌细胞的生理特性;在离体心脏灌流,研究人为地改变细胞外液中不同的理化因素对心肌细胞电活动和舒缩功能的影响;用心肺标本研究回心血量与心搏出量间的关系等。
(2)活体解剖实验方法:将实验动物麻醉或破坏其脑的高级部位后进行解剖,并对体内某一器官进行各种预定的实验研究,如解剖暴露动物的迷走神经和心,用电刺激迷走神经,观察心活动频率和收缩力的变化;用电刺激或分段切断脑的不同部位的方法,以研究中枢神经系统某部分的功能;用电生理技术,同步记录运动神经的动作电位和肌的收缩曲线,以研究同一动物的运动中枢、神经肌接头传递和肌疲劳以及神经干相对不疲劳性;用同一兔同步记录整体心电图、心内膜和心外膜下心肌细胞的单相动作电位的技术,研究正常情况下兴奋从心内膜至心外膜下心肌传导变化和病理状态下的电活动分裂(electrical division)等改变,以探讨心脏电活动和心律失常的发生机制。(https://www.daowen.com)
2.慢性实验方法 慢性实验法是由前苏联生理学家Pavlov建立的。这种实验首先让动物在麻醉状态下接受无菌手术,术中有目的地在某器官上制备瘘管或安放探测装置,或切除、破坏某器官;然后在动物从手术创伤中恢复,机体内环境处于相对稳定的条件下,再对其进行长时间的研究。如手术把动物的涎腺(唾液腺)导管开口移植到颊部皮肤,以便从外面直接收集分泌出来的唾液,动物恢复后,再对其处于清醒和各种状态下的唾液分泌规律进行研究;又如先行食管切断术,并在胃壁上切口,把胃黏膜层完全切开,保留部分完整的肌层和浆膜,制成巴甫洛夫小胃(Pavlov pouch),在小胃上安置导管以收集胃液,进而研究条件反射对胃液分泌的作用;再如用不同的犬分别切除小脑的不同部位后,观察术后动物肌张力和随意运动及平衡等方面的改变,以研究小脑及各组成部分在整体功能活动中的作用。
(二)急性实验和慢性实验方法的特征
1.急性实验方法的特征 急性实验方法简单,易于严格控制条件,可对所研究的对象进行直接地观察和分析。离体实验可在排除神经和体液以及其他因素的影响下,观察某一器官、组织的基本生理特性,但所得结果不能代表它在正常体内的情况,因为从生物个体取其一小部分用以实验,使其同整体间存在的联系不复存在。活体解剖可对体内某一器官的功能活动过程与特点进行观察和分析,但由于实验是在麻醉和创伤的条件下进行的,所得结果与正常情况下的功能活动仍有差别。
2.慢性实验方法的特征 慢性实验避免了急性手术创伤和麻醉的影响,实验研究可在近于生理条件下进行,故有利于对某一器官在正常情况下的功能活动和规律以及在整体功能活动中的地位进行研究。但此实验方法复杂,影响因素较多,不便于分析这一器官的生理特性以及与其他器官之间的具体关系,而且并不是所有的生理学问题都能在完整的机体内进行研究。
基于上述,持一个正确的态度去看待生理学的研究方法是重要的。只要它有利于机体功能活动的认识,不管它是反映整体活动的或是反映细胞或是分子水平的活动,都是有用的和不应偏废的。因为,每种方法都有它的特殊目的,任何一种方法都有其优越性和局限性。采用两种方法对机体功能活动在分子、细胞、器官、系统和整体水平上进行研究,所得的结果许多是互为补充的。
值得注意的是,在应用动物实验所得的结果时,必须考虑人和动物之间的差别,不可简单地将其结论机械地套用于人。同时,还应当注意到急性动物实验和慢性动物实验以及人体的无创性实验所得的结果,彼此间是有一定差异的。因此,对所得到的实验结果必须进行分析综合,全面考虑,才能得出正确的认识和结论。