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1、机能实验科学 functional experimental science汪 雄目的与要求o掌握:机能实验教学的性质、任务、目 的;生物体机能信号（生物电信号）的 生物物理特性;生物电放大器的性能与 机能信号记录o熟悉:医学人才的成长和创新能力的培 养靠实践的认识论原理;电刺激器的常 用参数与设置o了解:实验科学的方法学;生物膜电学 特性及其意义 第一章 导论(introduction )第一节 机能学实验概论 一、机能实验科学的性质、任务和目的 科学分为：人文科学-软科学,实辩科学自然科学-硬科学,实证科学 医学实验科学：医学知识来源于基础医学 和临床医学实验研究包括：急、慢性动物实验（在
2、体、离体 ）临床实验有创、无创整体、器官、细胞、分子水平“实验医学”的开创者: 实验医学研究导论 实验医学研究原理 实验病理学讲义 动物和植物共有的生命现象系统地阐述了医学实验研究的方法 论、哲学思想、医学实验科学的性质和 任务。Principles of experimental medicine 医学与哲学伯尔纳（Claude.Bernard ）什么叫机能实验科学？高等医学教育教学:医学理论课和实践课。 医学基础专业课程：形态学、机能学实验教学：形态学实验、机能学实验 机能实验科学是用实验手段研究机 体与刺激（生理、病理、药理因素）之 间相互作用规律的科学。它将传统的生理学，药理学和病理生
3、理学各 自独立开设的实验进行改革、重组、融合构建而 成的一门必修课程。（过去只验证，各自；现在 整体观，创新）机能实验教学的任务和目的通过科学实验学习和掌握从事医 学工作必要的思维方法、实验技术 与方法，通过实验观察与思考实现 深化认识所学的理论知识,探索未知 领域，培养学员动脑、动手能力,探 索创新精神和严谨、求实的科学品 质。二、机能实验科学的教学内容与安排内容：从事机能学实验工作必需的基本知 识，基本方法与技术和结合机能三学科理论 教学内容而设计的实验实践内容。分为11章：其中1-6章为从事医学机能实 验必需的基本知识，基本理论和基本技术方 法；7-10章为实验内容；第11章为病例讨论
4、。四个阶段：实验基本能力训练、基础性实 验、提高性实验、探索性实验教学内容与安排理论教学：（4学时）第一章导论；第三章 生物信号记录基本知识与原理 实验教学：第7-10章实验内容为50个实验 ，按照专业层次要求选做一定内容（见 教学进度表）；第11章病例讨论是在动 物实验的基础上结合适宜的病例讨论以 培养学生运用所学知识分析、解决临床 问题的能力；其它内容为同学们自学内 容。三、机能实验科学课程的要求、考试与考核o课前：预习，心中有数，有备而来o课中: 动手、动脑、观察思考、学会 提问、协作o课后：实验报告o考核：平时成绩，课堂提问，实验报 告，考勤，表现等o考试：卷面考试成绩第二节 实验科学
5、中的观察与思考一、观察、思维、想象与实验科学 Observation：人们在对象或现象的自然状态下， 有目的地通过感官去研究对象或现象，这就叫做 观察 （1）观察的客观性和全面性，切忌主观的 随意性和片面性。（2）尽可能地借助于有关的仪 器设备来进行，以克服感觉器官认识的局限性。 Thinking、Imagine、Idea Experiment：人们在控制对象或现象的条件下有 目的地通过感官去认识对象或现象，就叫做实验 。人们根据研究的目的，利用科学方法、设备， 人为地控制或模拟自然现象的条件，排除干扰因 素，突出主要因素，在相对的纯粹状态下研究自 然现象的认识活动。 n严重肝脏疾病引起的神经
6、精神综合 征。Neuropsychiatric symptoms occuring in patients with acute or chronic liver diseases。继发性，症状继发于严重肝脏疾病；HE患者的临床表现是一个从轻到重的连 续过程，可人为地分为4期，肝性昏迷（ hepatic coma)是最后阶段。o举例1：肝性脑病氨中毒学说的提出A True story In 1960s,A patient ,Man, 30 In Taihe hospital Virus hepatitis ,cirrhosis Steal other patients sugar(not be
7、 punctilious) Sleep in other patients bedMental derangementLethargy,coma第一期：轻微的性格及行为异常 记忆记忆 力下降，学习习、定向障碍(前驱期)分期与临临床表现现Mood or behavior changes第二期：嗜睡期，精神错乱、肌张力增高、 扑翼样震颤 (昏迷前期)Inversion of sleep rhythm扑翼样震颤扑翼样震颤 Flapping tremor (Flapping tremor (asterixisasterixis) )第三期：昏睡期，精神错乱、易怒、暴躁 (昏睡期)Mental dera
8、ngement and lethargy肝性脑病第四期第四期：昏迷期，神志丧失、不能唤醒 (昏迷期)肝性昏迷 (hepatic coma)1. Eck,a Russian physiologist Dog ,portal-systemic shunt Coma after eating meat2.MannRepeat animal experimentCheck plasma ammonia contento举例1：肝性脑病氨中毒学说的提出o举例2：青霉素的发现Short story:弗莱明的实验研究1928.9：青霉菌1930年代：弗洛里、钱恩1945：诺贝尔奖偶然性必然性：溶菌酶的发现第
9、二节 实验科学中的观察与思考二、逻辑思维在实验科学中的应用 逻辑学（logic）是一门以推理形式为主要研 究对象的科学。成语故事；1987，费翔；板子老爷 演绎推理：其特点是如果前提都真，则结论必 然真。前提与结论之间有必然性的联系，结 论不能超出前提所断定的范围。 张举断案第二节 实验科学中的观察与思考二、逻辑思维在实验科学中的应用 归纳推理：前提是一些关于个别事物或现象的命题， 而结论则是关于该类事物或现象的普遍性命题。归 纳推理的结论所断定的知识范围超出了前提所断定 的知识范围.归纳推理的前提与结论之间的联系是或 然性的,其前提真而结论假是可能的.内经故事：大敦穴的发现三七治疗跌打损伤的
10、发现维生素B1缺乏与脚气病的关系缺碘与地方性甲状腺肿大归纳推理与演绎推理的主要区别o演绎推理是从一般性的知识的前提推出一个特殊性 的知识的结论，即从一般过渡到特殊；o而归纳推理则是从一些特殊性的知识的前提推出一 个一般性的知识的结论，即从特殊过渡到一般。o演绎推理的结论不超出前提所断定的范围，其前提 和结论之间的联系是必然的，即其前提真而结论假 是不可能的。一个演绎推理只要前提真实并且推理 形式正确，那么，其结论就必然真实。o而归纳推理（完全归纳推理除外）的结论却超出了 前提所断定的范围，其前提和结论之间的联系不是 必然的，而只具有或然性，即其前提真而结论假是 有可能的。也就是说，即使其前提都
11、真也并不能保 证结论是必然真实的。 o归纳推理为演绎推理提供前提：两者互相依赖、互为补充 ，比如说，演绎推理的一般性知识的大前提必须借助于归 纳推理从具体的经验中概括出来，没有归纳推理也就没有 演绎推理o归纳推理也依赖于演绎推理。比如，归纳活动的目的、任 务和方向是归纳过程本身所不能解决和提供的，这只有借 助于理论思维，依靠人们先前积累的一般性理论知识的指 导，而这本身就是一种演绎活动。o单靠归纳推理是不能证明必然性的，因此，在归纳推理的 过程中，人们常常需要应用演绎推理对某些归纳的前提或 者结论加以论证。没有演绎推理也就不可能有归纳推理。 归纳推理与演绎推理的主要联系举例：影响尿生成的因素实
12、验中，给家兔注射去甲 肾上腺素第二节 实验科学中的观察与思考三、唯物辩证法在实验科学中的应用 矛盾是普遍存在的：两点论，对立统一规律主要矛盾及主要矛盾方面用发展变化的观点把握生命活动规律和 生命科学发展，辨证地去思考质量互变规律 医学发展既依靠分析，也依靠综合 第三节 实验结果的处理及表示一、实验结果的处理：计量资料、计数资料 数量的变化 时程的变化 结果的性质 部位的分析 二、实验结果的表示方法 直接标注 表格 对照 统计学处理第四节 实验报告及医学科研论文的写作要求实验项目 摘要 引言 材料与方法 实验结果 讨论:总结结果、寻找规律、推理分析、导出 观念、得出结论 小结 参考文献第二章 实
13、验动物基本知识及常用生理溶液配制第一节 实验动物的种类、品系、特点及编号(p13) 第二节 实验动物给药剂量的计算 第三节 常用实验动物一般生理参数 第四节 机能学实验常用生理溶液及配制第四章 实验设计与机能学实验数据的收集、整理 (p53) 第五章 机能实验常用器材及仪器(p85) 第六章 动物实验基本操作技术（p108)第三章 生物信号记录基本知识及原理第一节 生物膜的电学特性 一、 生物膜的等效电路 二、 膜时间常数 三、 膜的离子电流和刺激电流与膜电位 四、 刺激强度与膜电位 第二节 生物电信号的特性 第三节 生物电信号记录中的若干问题 第四节 生物放大器的性能指标与作用 第五节 电刺
14、激器的应用一一、 生物膜的等效电路生物膜的等效电路生物膜的电学特性 生物膜的等效电路o 生物膜的结构o 可兴奋细胞的跨膜电位差与离子的选择性通透性o 跨膜电位差的物理学描述电阻抗（R） 或膜电阻（Rm)o 膜可贮存电荷的物理学描述电容器（C ）或膜电容（Cm）o Rm与Cm的并联关系即膜的等效电路二、二、膜时间常数膜时间常数 o 刺激与兴奋o 矩形脉冲刺激电流引起的膜电位变化a：纯电阻元件的膜电位变化与脉冲电流变化同步b：纯电容元件的膜电位变化减慢，但保持其起始斜率c：含阻容元件的膜电位呈指数变化：Vm=I/Cmo Vm=I/Cm 1. Cm可减慢电流引起的膜电位变化，是因此前Cm须经历充、放
15、电的过程2. 膜电位变化快慢由时间常数决定，即t值越大，Cm充放电流越小、越慢或电容器两端电压（UC）达到某一定值所需时间越长生物膜的电学特性 膜时间常数o 进一步的物理学与生物物理学描述1. 时间常数是标志RC电路充放电的基本参数2. RC电路中，电路的电压（E）随时间呈指数变化：3. 由矩形脉冲电流引起的生物膜电位变化：Vm=ImRm(1-e-t/t)4. 公式中e=2.72为指数系数， t = RC为时间常数5. 公式表明，膜电位下降到最初值的1/e所需时间为一个时间常数，即膜电位变化达最终值的63%所需时间为一个时间常数 6. 不同的生物膜， t 值大小也不同，同一标 本的t值大小受很
16、多因素影响E=IR（1-e-t/t） 不同细胞的电学常数细胞种类 电阻 电容细胞内液 细胞外液 细胞膜抢乌贼巨轴突 29 20 700 1.1 蛙肌 200 87 1500 0.94 Homarus Vulgaris轴突 60 20 600-7000 1.3 Carinus Maenas轴突 90 20 2000-16000 1.1生物膜的电学特性 膜时间常数o 理论意义与实际应用1. 生物膜中t的变化很大（神经元约120ms），但经检测，单位表面积的膜电容却较恒定、约10-6F/cm22. 不同时间常数反映了不同细胞的Rm的不同，乃至同一神经元的各个膜区域之间的区别。而Rm的差异又代表膜离子通道类型、密度和调节方面的特性。总之，膜时间常数在决定神经元高度复杂的内在电活动，以及细胞对刺激的反应方面
