機能實驗科學(xué)理論

1、機能實驗科學(xué)機能實驗科學(xué) Functional Functional Experimental ScienceExperimental Science 目的與要求目的與要求 o掌握掌握: :機能實驗教學(xué)的性質(zhì)、任務(wù)、目機能實驗教學(xué)的性質(zhì)、任務(wù)、目 的的; ;生物體機能信號（生物電信號）的生物體機能信號（生物電信號）的 生物物理特性生物物理特性; ;生物電放大器的性能與生物電放大器的性能與 機能信號記錄機能信號記錄 o熟悉熟悉: :醫(yī)學(xué)人才的成長和創(chuàng)新能力的培醫(yī)學(xué)人才的成長和創(chuàng)新能力的培 養(yǎng)靠實踐的認(rèn)識論原理養(yǎng)靠實踐的認(rèn)識論原理; ;電刺激器的常電刺激器的常 用參數(shù)與設(shè)置用參數(shù)與設(shè)置 o了解了解

2、: :實驗科學(xué)的方法學(xué)實驗科學(xué)的方法學(xué); ;生物膜電學(xué)生物膜電學(xué) 特性及其意義特性及其意義 第一章第一章 導(dǎo)論導(dǎo)論( (introduction introduction ) ) 第一節(jié)第一節(jié) 機能學(xué)實驗概論機能學(xué)實驗概論 一、機能實驗科學(xué)的性質(zhì)、任務(wù)和目的一、機能實驗科學(xué)的性質(zhì)、任務(wù)和目的 科學(xué)分為：人文科學(xué)科學(xué)分為：人文科學(xué)- -軟科學(xué)軟科學(xué), ,實辯科學(xué)實辯科學(xué) 自然科學(xué)自然科學(xué)- -硬科學(xué)硬科學(xué), ,實證科學(xué)實證科學(xué) 醫(yī)學(xué)實驗科學(xué)：醫(yī)學(xué)知識來源于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)實驗科學(xué)：醫(yī)學(xué)知識來源于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué) 和臨床醫(yī)學(xué)實驗研究和臨床醫(yī)學(xué)實驗研究 包括：急、慢性動物實驗（在體、離體）包括：急、慢性動物實驗

3、（在體、離體） 臨床實驗臨床實驗 有創(chuàng)、無創(chuàng)有創(chuàng)、無創(chuàng) 整體、器官、細(xì)胞、分子水平整體、器官、細(xì)胞、分子水平 “實驗醫(yī)學(xué)實驗醫(yī)學(xué)”的開創(chuàng)者的開創(chuàng)者: : 實驗醫(yī)學(xué)研究導(dǎo)論實驗醫(yī)學(xué)研究導(dǎo)論 實驗醫(yī)學(xué)研究原理實驗醫(yī)學(xué)研究原理 實驗病理學(xué)講義實驗病理學(xué)講義 動物和植物共有的生命現(xiàn)象動物和植物共有的生命現(xiàn)象 系統(tǒng)地闡述了醫(yī)學(xué)實驗研究的方法系統(tǒng)地闡述了醫(yī)學(xué)實驗研究的方法 論、哲學(xué)思想、醫(yī)學(xué)實驗科學(xué)的性質(zhì)和論、哲學(xué)思想、醫(yī)學(xué)實驗科學(xué)的性質(zhì)和 任務(wù)。任務(wù)。 Principles of experimental Principles of experimental medicinemedicine 醫(yī)學(xué)與哲學(xué)

4、醫(yī)學(xué)與哲學(xué) 伯爾納（伯爾納（Claude.Bernard Claude.Bernard ） 什么叫機能實驗科學(xué)？什么叫機能實驗科學(xué)？ 高等醫(yī)學(xué)教育教學(xué)高等醫(yī)學(xué)教育教學(xué): :醫(yī)學(xué)理論課和實踐課。醫(yī)學(xué)理論課和實踐課。 醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)專業(yè)課程：形態(tài)學(xué)、機能學(xué)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)專業(yè)課程：形態(tài)學(xué)、機能學(xué) 實驗教學(xué)：形態(tài)學(xué)實驗、機能學(xué)實驗實驗教學(xué)：形態(tài)學(xué)實驗、機能學(xué)實驗 機能實驗科學(xué)是用實驗手段研究機機能實驗科學(xué)是用實驗手段研究機 體與刺激（生理、病理、藥理因素）之體與刺激（生理、病理、藥理因素）之 間相互作用規(guī)律的科學(xué)間相互作用規(guī)律的科學(xué)。 它將傳統(tǒng)的生理學(xué)，藥理學(xué)和病理生理學(xué)各自它將傳統(tǒng)的生理學(xué)，藥理學(xué)和病理生理學(xué)各

5、自 獨立開設(shè)的實驗進行改革、重組、融合構(gòu)建而成的獨立開設(shè)的實驗進行改革、重組、融合構(gòu)建而成的 一門必修課程。（過去只驗證，各自；現(xiàn)在整體觀，一門必修課程。（過去只驗證，各自；現(xiàn)在整體觀， 創(chuàng)新）創(chuàng)新） 機能實驗教學(xué)的任務(wù)和目的機能實驗教學(xué)的任務(wù)和目的 通過科學(xué)實驗學(xué)習(xí)和掌握從事通過科學(xué)實驗學(xué)習(xí)和掌握從事 醫(yī)學(xué)工作必要的思維方法、實驗技醫(yī)學(xué)工作必要的思維方法、實驗技 術(shù)與方法，通過實驗觀察與思考實術(shù)與方法，通過實驗觀察與思考實 現(xiàn)深化認(rèn)識所學(xué)的理論知識現(xiàn)深化認(rèn)識所學(xué)的理論知識, ,探索未探索未 知領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)員動腦、動手能力知領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)員動腦、動手能力, , 探索創(chuàng)新精神和嚴(yán)謹(jǐn)、求實的科學(xué)探索

6、創(chuàng)新精神和嚴(yán)謹(jǐn)、求實的科學(xué) 品質(zhì)。品質(zhì)。 二、機能實驗科學(xué)的教學(xué)內(nèi)容與安排二、機能實驗科學(xué)的教學(xué)內(nèi)容與安排 內(nèi)容：從事機能學(xué)實驗工作必需的基本知內(nèi)容：從事機能學(xué)實驗工作必需的基本知 識，基本方法與技術(shù)和結(jié)合機能三學(xué)科理論教識，基本方法與技術(shù)和結(jié)合機能三學(xué)科理論教 學(xué)內(nèi)容而設(shè)計的實驗實踐內(nèi)容。學(xué)內(nèi)容而設(shè)計的實驗實踐內(nèi)容。 分為分為1111章：其中章：其中1-61-6章為從事醫(yī)學(xué)機能實章為從事醫(yī)學(xué)機能實 驗必需的基本知識，基本理論和基本技術(shù)方法；驗必需的基本知識，基本理論和基本技術(shù)方法； 7-107-10章為實驗內(nèi)容；第章為實驗內(nèi)容；第1111章為病例討論。章為病例討論。 四個階段：實驗基本能力訓(xùn)

7、練、基礎(chǔ)性實四個階段：實驗基本能力訓(xùn)練、基礎(chǔ)性實 驗、提高性實驗、探索性實驗驗、提高性實驗、探索性實驗 教學(xué)內(nèi)容與安排教學(xué)內(nèi)容與安排 理論教學(xué)：（理論教學(xué)：（4 4學(xué)時）第一章導(dǎo)論；第學(xué)時）第一章導(dǎo)論；第 三章生物信號記錄基本知識與原理三章生物信號記錄基本知識與原理 實驗教學(xué)：第實驗教學(xué)：第7-107-10章實驗內(nèi)容為章實驗內(nèi)容為5050個個 實驗，按照專業(yè)層次要求選做一定內(nèi)容實驗，按照專業(yè)層次要求選做一定內(nèi)容 （見教學(xué)進度表）；第（見教學(xué)進度表）；第1111章病例討論是在章病例討論是在 動物實驗的基礎(chǔ)上結(jié)合適宜的病例討論以動物實驗的基礎(chǔ)上結(jié)合適宜的病例討論以 培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識分析、解決臨

8、床問培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識分析、解決臨床問 題的能力；其它內(nèi)容為同學(xué)們自學(xué)內(nèi)容。題的能力；其它內(nèi)容為同學(xué)們自學(xué)內(nèi)容。 三、機能實驗科學(xué)課程的要求、考試與考核三、機能實驗科學(xué)課程的要求、考試與考核 o課前：預(yù)習(xí)，心中有數(shù)，有備而來課前：預(yù)習(xí)，心中有數(shù)，有備而來 o課中課中: : 動手、動腦、觀察思考、學(xué)會動手、動腦、觀察思考、學(xué)會 提問、協(xié)作提問、協(xié)作 o課后：實驗報告課后：實驗報告 o考核：平時成績，課堂提問，實驗報考核：平時成績，課堂提問，實驗報 告，考勤，表現(xiàn)等告，考勤，表現(xiàn)等 o考試：卷面考試成績考試：卷面考試成績 機能學(xué)實驗課程網(wǎng)站 第二節(jié)第二節(jié) 實驗科學(xué)中的觀察與思考實驗科學(xué)中的觀察與

9、思考 一、觀察、思維、想象與實驗科學(xué)一、觀察、思維、想象與實驗科學(xué) ObservationObservation：人們在對象或現(xiàn)象的自然狀態(tài)下，有目的人們在對象或現(xiàn)象的自然狀態(tài)下，有目的 地通過感官去研究對象或現(xiàn)象，這就叫做觀察地通過感官去研究對象或現(xiàn)象，這就叫做觀察 （1 1）觀察的）觀察的 客觀性和全面性，切忌主觀的隨意性和片面性。（客觀性和全面性，切忌主觀的隨意性和片面性。（2 2）盡可）盡可 能地借助于有關(guān)的儀器設(shè)備來進行，以克服感覺器官認(rèn)識的能地借助于有關(guān)的儀器設(shè)備來進行，以克服感覺器官認(rèn)識的 局限性。局限性。 ThinkingThinking、ImagineImagine、Idea

10、Idea 舉例：舉例：1.1.貓怒叫中樞的發(fā)現(xiàn)貓怒叫中樞的發(fā)現(xiàn)2.2.導(dǎo)尿管的發(fā)明導(dǎo)尿管的發(fā)明3.3.圓珠筆漏油問圓珠筆漏油問 題的解決題的解決4.4.多賣牙膏的辦法多賣牙膏的辦法 ExperimentExperiment：人們在控制對象或現(xiàn)象的條件下有目的地：人們在控制對象或現(xiàn)象的條件下有目的地 通過感官去認(rèn)識對象或現(xiàn)象，就叫做實驗。人們根據(jù)研究的通過感官去認(rèn)識對象或現(xiàn)象，就叫做實驗。人們根據(jù)研究的 目的，利用科學(xué)方法、設(shè)備，人為地控制或模擬自然現(xiàn)象的目的，利用科學(xué)方法、設(shè)備，人為地控制或模擬自然現(xiàn)象的 條件，排除干擾因素，突出主要因素，在相對的純粹狀態(tài)下條件，排除干擾因素，突出主要因素，在

11、相對的純粹狀態(tài)下 研究自然現(xiàn)象的認(rèn)識活動。研究自然現(xiàn)象的認(rèn)識活動。 n嚴(yán)重肝臟疾病引起的神經(jīng)精神綜合征。嚴(yán)重肝臟疾病引起的神經(jīng)精神綜合征。 Neuropsychiatric symptoms occuring Neuropsychiatric symptoms occuring in patients with acute or chronic liver in patients with acute or chronic liver diseasesdiseases。 繼發(fā)性，癥狀繼發(fā)于嚴(yán)重肝臟疾??；繼發(fā)性，癥狀繼發(fā)于嚴(yán)重肝臟疾??； HE HE患者的臨床表現(xiàn)是一個從輕到重的連患者的臨床表現(xiàn)是

12、一個從輕到重的連 續(xù)過程，可人為地分為續(xù)過程，可人為地分為4 4期，肝性昏迷期，肝性昏迷 （hepatic comahepatic coma) )是最后階段。是最后階段。 o舉例舉例1 1：肝性腦病氨中毒學(xué)說的提出：肝性腦病氨中毒學(xué)說的提出 A True storyA True story In 1960s,A patient ,Man, 30In 1960s,A patient ,Man, 30 In Taihe hospital In Taihe hospital Virus hepatitis ,cirrhosis Virus hepatitis ,cirrhosis Steal oth

13、er patients sugarSteal other patients sugar (not be punctilious) (not be punctilious) Sleep in other patients bedSleep in other patients bed Mental derangementMental derangement Lethargy,comaLethargy,coma 第一期：輕微的性格及行為異常第一期：輕微的性格及行為異常 記憶力下降，學(xué)習(xí)、定向障礙記憶力下降，學(xué)習(xí)、定向障礙 (前驅(qū)期前驅(qū)期) 分期與臨床表現(xiàn)分期與臨床表現(xiàn) Mood or behavio

14、r changesMood or behavior changes 第二期：嗜睡期，精神錯亂、肌張力增高、第二期：嗜睡期，精神錯亂、肌張力增高、 撲翼樣震顫撲翼樣震顫 ( (昏迷前期昏迷前期) ) Inversion of sleep rhythmInversion of sleep rhythm 第三期：昏睡期，精神錯亂、易怒、暴躁第三期：昏睡期，精神錯亂、易怒、暴躁 ( (昏睡期昏睡期) ) Mental derangement and lethargyMental derangement and lethargy 肝性腦病第四期肝性腦病第四期 第四期：昏迷期，神志喪失、不能喚醒第四期：昏

15、迷期，神志喪失、不能喚醒 (昏迷期昏迷期) 肝性昏迷 (hepatic coma) 1.1. Eck,a Russian physiologist Eck,a Russian physiologist Dog ,portal-systemic shunt Dog ,portal-systemic shunt Coma after eating meatComa after eating meat 2.Mann2.Mann Repeat animal experimentRepeat animal experiment Check plasma ammonia contentCheck plas

16、ma ammonia content o舉例舉例1 1：肝性腦病氨中毒學(xué)說的提出：肝性腦病氨中毒學(xué)說的提出 o舉例舉例2 2：青霉素的發(fā)現(xiàn)：青霉素的發(fā)現(xiàn) Short story:Short story:弗萊明的實驗研究弗萊明的實驗研究 1928.91928.9：青霉菌：青霉菌 19301930年代：弗洛里、錢恩年代：弗洛里、錢恩 19451945：諾貝爾獎：諾貝爾獎 偶然性偶然性 必然性：溶菌酶的發(fā)現(xiàn)必然性：溶菌酶的發(fā)現(xiàn) Scientific StoryScientific Story o 舉例舉例3 3：神經(jīng)遞質(zhì)的發(fā)現(xiàn)：神經(jīng)遞質(zhì)的發(fā)現(xiàn) 第二節(jié)第二節(jié) 實驗科學(xué)中的觀察與思考實驗科學(xué)中的觀察與思

17、考 二、邏輯思維在實驗科學(xué)中的應(yīng)用二、邏輯思維在實驗科學(xué)中的應(yīng)用 邏輯學(xué)（邏輯學(xué)（logiclogic）是一門以推理形式為主要研）是一門以推理形式為主要研 究對象的科學(xué)。究對象的科學(xué)。 成語故事成語故事: :癡人說夢癡人說夢 19871987，費翔；，費翔； 板子老爺板子老爺 演繹推理：其特點是如果前提都真，則結(jié)論必演繹推理：其特點是如果前提都真，則結(jié)論必 然真。前提與結(jié)論之間有必然性的聯(lián)系，結(jié)然真。前提與結(jié)論之間有必然性的聯(lián)系，結(jié) 論不能超出前提所斷定的范圍。論不能超出前提所斷定的范圍。 張舉斷案張舉斷案 第二節(jié)第二節(jié) 實驗科學(xué)中的觀察與思考實驗科學(xué)中的觀察與思考 二、邏輯思維在實驗科學(xué)中的

18、應(yīng)用二、邏輯思維在實驗科學(xué)中的應(yīng)用 歸納推理：前提是一些關(guān)于個別事物或現(xiàn)象的歸納推理：前提是一些關(guān)于個別事物或現(xiàn)象的 命題，而結(jié)論則是關(guān)于該類事物或現(xiàn)象的普遍性命命題，而結(jié)論則是關(guān)于該類事物或現(xiàn)象的普遍性命 題。歸納推理的結(jié)論所斷定的知識范圍超出了前提題。歸納推理的結(jié)論所斷定的知識范圍超出了前提 所斷定的知識范圍所斷定的知識范圍. .歸納推理的前提與結(jié)論之間的歸納推理的前提與結(jié)論之間的 聯(lián)系是或然性的聯(lián)系是或然性的, ,其前提真而結(jié)論假是可能的其前提真而結(jié)論假是可能的. . 舉例：內(nèi)經(jīng)故事舉例：內(nèi)經(jīng)故事- -大敦穴的發(fā)現(xiàn)大敦穴的發(fā)現(xiàn) 三七治療跌打損傷的發(fā)現(xiàn)三七治療跌打損傷的發(fā)現(xiàn) 維生素維生素B

19、1B1缺乏與腳氣病的關(guān)系缺乏與腳氣病的關(guān)系 缺碘與地方性甲狀腺腫大缺碘與地方性甲狀腺腫大 歸納推理與演繹推理的主要區(qū)別歸納推理與演繹推理的主要區(qū)別 o 演繹推理是從一般性的知識的前提推出一個特殊性演繹推理是從一般性的知識的前提推出一個特殊性 的知識的結(jié)論，即從一般過渡到特殊；的知識的結(jié)論，即從一般過渡到特殊； o 而歸納推理則是從一些特殊性的知識的前提推出一而歸納推理則是從一些特殊性的知識的前提推出一 個一般性的知識的結(jié)論，即從特殊過渡到一般。個一般性的知識的結(jié)論，即從特殊過渡到一般。 o 演繹推理的結(jié)論不超出前提所斷定的范圍，其前提演繹推理的結(jié)論不超出前提所斷定的范圍，其前提 和結(jié)論之間的聯(lián)

20、系是必然的，即其前提真而結(jié)論假和結(jié)論之間的聯(lián)系是必然的，即其前提真而結(jié)論假 是不可能的。一個演繹推理只要前提真實并且推理是不可能的。一個演繹推理只要前提真實并且推理 形式正確，那么，其結(jié)論就必然真實。形式正確，那么，其結(jié)論就必然真實。 o 而歸納推理（完全歸納推理除外）的結(jié)論卻超出了而歸納推理（完全歸納推理除外）的結(jié)論卻超出了 前提所斷定的范圍，其前提和結(jié)論之間的聯(lián)系不是前提所斷定的范圍，其前提和結(jié)論之間的聯(lián)系不是 必然的，而只具有或然性，即其前提真而結(jié)論假是必然的，而只具有或然性，即其前提真而結(jié)論假是 有可能的。也就是說，即使其前提都真也并不能保有可能的。也就是說，即使其前提都真也并不能保

21、證結(jié)論是必然真實的。證結(jié)論是必然真實的。 o 歸納推理為演繹推理提供前提：兩者互相依賴、互為補充，歸納推理為演繹推理提供前提：兩者互相依賴、互為補充， 比如說，演繹推理的一般性知識的大前提必須借助于歸納比如說，演繹推理的一般性知識的大前提必須借助于歸納 推理從具體的經(jīng)驗中概括出來，沒有歸納推理也就沒有演推理從具體的經(jīng)驗中概括出來，沒有歸納推理也就沒有演 繹推理繹推理 o 歸納推理也依賴于演繹推理。比如，歸納活動的目的、任歸納推理也依賴于演繹推理。比如，歸納活動的目的、任 務(wù)和方向是歸納過程本身所不能解決和提供的，這只有借務(wù)和方向是歸納過程本身所不能解決和提供的，這只有借 助于理論思維，依靠人們

22、先前積累的一般性理論知識的指助于理論思維，依靠人們先前積累的一般性理論知識的指 導(dǎo)，而這本身就是一種演繹活動。導(dǎo)，而這本身就是一種演繹活動。 o 單靠歸納推理是不能證明必然性的，因此，在歸納推理的單靠歸納推理是不能證明必然性的，因此，在歸納推理的 過程中，人們常常需要應(yīng)用演繹推理對某些歸納的前提或過程中，人們常常需要應(yīng)用演繹推理對某些歸納的前提或 者結(jié)論加以論證。沒有演繹推理也就不可能有歸納推理。者結(jié)論加以論證。沒有演繹推理也就不可能有歸納推理。 歸納推理與演繹推理的主要聯(lián)系歸納推理與演繹推理的主要聯(lián)系 舉例：影響舉例：影響尿生成的因素實驗中，給家兔注射去甲尿生成的因素實驗中，給家兔注射去甲

23、腎上腺素腎上腺素 第二節(jié)第二節(jié) 實驗科學(xué)中的觀察與思考實驗科學(xué)中的觀察與思考 三、唯物辯證法在實驗科學(xué)中的應(yīng)用三、唯物辯證法在實驗科學(xué)中的應(yīng)用 矛盾是普遍存在的：兩點論，對立統(tǒng)一規(guī)律矛盾是普遍存在的：兩點論，對立統(tǒng)一規(guī)律 主要矛盾及主要矛盾方面主要矛盾及主要矛盾方面 用發(fā)展變化的觀點把握生命活動規(guī)律和用發(fā)展變化的觀點把握生命活動規(guī)律和 生命科學(xué)發(fā)展，辨證地去思考生命科學(xué)發(fā)展，辨證地去思考 質(zhì)量互變規(guī)律質(zhì)量互變規(guī)律 醫(yī)學(xué)發(fā)展既依靠分析，也依靠綜合醫(yī)學(xué)發(fā)展既依靠分析，也依靠綜合 第三節(jié)第三節(jié) 實驗結(jié)果的處理及表示實驗結(jié)果的處理及表示 一、實驗結(jié)果的處理：計量資料、計數(shù)資料一、實驗結(jié)果的處理：計量資

24、料、計數(shù)資料 數(shù)量的變化數(shù)量的變化 時程的變化時程的變化 結(jié)果的性質(zhì)結(jié)果的性質(zhì) 部位的分析部位的分析 二、實驗結(jié)果的表示方法二、實驗結(jié)果的表示方法 直接標(biāo)注直接標(biāo)注 表格表格 對照對照 統(tǒng)計學(xué)處理統(tǒng)計學(xué)處理 第四節(jié)第四節(jié) 實驗報告及醫(yī)學(xué)科研論文的寫作要求實驗報告及醫(yī)學(xué)科研論文的寫作要求 實驗項目實驗項目 摘要摘要 引言引言 材料與方法材料與方法 實驗結(jié)果實驗結(jié)果 討論討論: :總結(jié)結(jié)果、尋找規(guī)律、推理分析、導(dǎo)出總結(jié)結(jié)果、尋找規(guī)律、推理分析、導(dǎo)出 觀念、得出結(jié)論觀念、得出結(jié)論 小結(jié)小結(jié) 參考文獻參考文獻 第二章第二章 實驗動物基本知識及常用生理溶液配制實驗動物基本知識及常用生理溶液配制 第一節(jié)實

25、驗動物的種類、品系、特點及編號第一節(jié)實驗動物的種類、品系、特點及編號(p13)(p13) 第二節(jié)實驗動物給藥劑量的計算第二節(jié)實驗動物給藥劑量的計算 第三節(jié)常用實驗動物一般生理參數(shù)第三節(jié)常用實驗動物一般生理參數(shù) 第四節(jié)機能學(xué)實驗常用生理溶液及配制第四節(jié)機能學(xué)實驗常用生理溶液及配制 第四章第四章 實驗設(shè)計與機能學(xué)實驗數(shù)據(jù)的收集、整理實驗設(shè)計與機能學(xué)實驗數(shù)據(jù)的收集、整理(p53)(p53) 第五章第五章 機能實驗常用器材及儀器機能實驗常用器材及儀器(p85)(p85) 第六章第六章 動物實驗基本操作技術(shù)（動物實驗基本操作技術(shù)（p108)p108) 第三章第三章 生物信號記錄基本知識及原理生物信號記錄

26、基本知識及原理 第一節(jié)第一節(jié) 生物膜的電學(xué)特性生物膜的電學(xué)特性 一、一、 生物膜的等效電路生物膜的等效電路 二、二、 膜時間常數(shù)膜時間常數(shù) 三、三、 膜的離子電流和刺激電流與膜電位膜的離子電流和刺激電流與膜電位 四、四、 刺激強度與膜電位刺激強度與膜電位 第二節(jié)第二節(jié) 生物電信號的特性生物電信號的特性 第三節(jié)第三節(jié) 生物電信號記錄中的若干問題生物電信號記錄中的若干問題 第四節(jié)第四節(jié) 生物放大器的性能指標(biāo)與作用生物放大器的性能指標(biāo)與作用 第五節(jié)第五節(jié) 電刺激器的應(yīng)用電刺激器的應(yīng)用 生物膜的電學(xué)特性生物膜的電學(xué)特性 生物膜的等效電路生物膜的等效電路 o 生物膜的結(jié)構(gòu)生物膜的結(jié)構(gòu) o 可興奮細(xì)胞的跨

27、膜電位差與離子的選可興奮細(xì)胞的跨膜電位差與離子的選 擇性通透性擇性通透性 o 跨膜電位差的物理學(xué)描述跨膜電位差的物理學(xué)描述電阻抗（電阻抗（R R） 或膜電阻（或膜電阻（Rm)Rm) o 膜可貯存電荷的物理學(xué)描述膜可貯存電荷的物理學(xué)描述電容器（電容器（C C） 或膜電容（或膜電容（CmCm） o RmRm與與CmCm的并聯(lián)關(guān)系即膜的等效電路的并聯(lián)關(guān)系即膜的等效電路 o 刺激與興奮刺激與興奮 o 矩形脈沖刺激電流引起的膜電位變化矩形脈沖刺激電流引起的膜電位變化 a a：純電阻元件的膜電位：純電阻元件的膜電位 變化與脈沖電流變化同步變化與脈沖電流變化同步 b b：純電容元件的膜電位：純電容元件的膜電

28、位 變化減慢，但保持其起始變化減慢，但保持其起始 斜率斜率 c c：含阻容元件的膜電位：含阻容元件的膜電位 呈指數(shù)變化：呈指數(shù)變化： Vm=I/Cm o Vm=I/Cm Vm=I/Cm 1. Cm 1. Cm可減慢電流引起的可減慢電流引起的 膜電位變化，是因此前膜電位變化，是因此前CmCm須須 經(jīng)歷充、放電的過程經(jīng)歷充、放電的過程 2. 2. 膜電位變化快慢膜電位變化快慢 由時間常數(shù)決定，即由時間常數(shù)決定，即t t值越值越 大，大，CmCm充放電流越小、越慢充放電流越小、越慢 或電容器兩端電壓（或電容器兩端電壓（UCUC）達）達 到某一定值所需時間越長到某一定值所需時間越長 生物膜的電學(xué)特性生

29、物膜的電學(xué)特性 膜時間常數(shù)膜時間常數(shù) o 進一步的物理學(xué)與生物物理學(xué)描述進一步的物理學(xué)與生物物理學(xué)描述 1. 時間常數(shù)是標(biāo)志時間常數(shù)是標(biāo)志RC電路充放電的基本參數(shù)電路充放電的基本參數(shù) 2. RC電路中，電路的電壓（電路中，電路的電壓（E）隨時間呈指數(shù)變化）隨時間呈指數(shù)變化： 3. 由矩形脈沖電流引起的生物膜電位變化 由矩形脈沖電流引起的生物膜電位變化： Vm=ImRm(1-e -t/t t ) 4. 公式中公式中e=2.72為指數(shù)系數(shù)，為指數(shù)系數(shù)， t t = RC = RC為時間常數(shù)為時間常數(shù) 5. 公式表明，膜電位下降到最初值的公式表明，膜電位下降到最初值的1/e所需時間所需時間 為一個時

30、間常數(shù)，即膜電位變化達最終值的為一個時間常數(shù)，即膜電位變化達最終值的63%所需時所需時 間為一個時間常數(shù)間為一個時間常數(shù) 6. 6. 不同的生物膜，不同的生物膜， t t 值大小也不同，同一標(biāo)值大小也不同，同一標(biāo) 本的本的t t值大小受很多因素影響值大小受很多因素影響 E=IR（1-e-t/t t） 不同細(xì)胞的電學(xué)常數(shù)不同細(xì)胞的電學(xué)常數(shù) 細(xì)胞種類細(xì)胞種類 電阻電阻 電容電容 細(xì)胞內(nèi)液細(xì)胞內(nèi)液 細(xì)胞外液細(xì)胞外液 細(xì)胞膜細(xì)胞膜 搶烏賊巨軸突搶烏賊巨軸突 29 20 700 1.129 20 700 1.1 蛙肌蛙肌 200 87 1500 0.94200 87 1500 0.94 Homarus

31、Homarus VulgarisVulgaris軸突軸突 60 20 600-7000 1.360 20 600-7000 1.3 Carinus Carinus MaenasMaenas軸突軸突 90 20 2000-16000 1.190 20 2000-16000 1.1 生物膜的電學(xué)特性生物膜的電學(xué)特性 膜時間常數(shù)膜時間常數(shù) o 理論意義與實際應(yīng)用理論意義與實際應(yīng)用 1. 1. 生物膜中生物膜中t t的變化很大（神經(jīng)元約的變化很大（神經(jīng)元約1 120ms20ms），但），但 經(jīng)檢測，單位表面積的膜電容卻較恒定、約經(jīng)檢測，單位表面積的膜電容卻較恒定、約1010-6 -6F/cm F/cm

32、2 2 2. 2. 不同時間常數(shù)反映了不同細(xì)胞的不同時間常數(shù)反映了不同細(xì)胞的RmRm的不同，乃至的不同，乃至 同一神經(jīng)元的各個膜區(qū)域之間的區(qū)別。而同一神經(jīng)元的各個膜區(qū)域之間的區(qū)別。而RmRm的差異又的差異又 代表膜離子通道類型、密度和調(diào)節(jié)方面的特性?？傊?，膜代表膜離子通道類型、密度和調(diào)節(jié)方面的特性?？傊?時間常數(shù)在決定神經(jīng)元高度復(fù)雜的內(nèi)在電活動，以及細(xì)時間常數(shù)在決定神經(jīng)元高度復(fù)雜的內(nèi)在電活動，以及細(xì) 胞對刺激的反應(yīng)方面都起著重要作用胞對刺激的反應(yīng)方面都起著重要作用 3.3. 生物機能實驗中，生物機能實驗中，多種因素如標(biāo)本干燥、機械牽 多種因素如標(biāo)本干燥、機械牽 拉等不良刺激都可使拉等不良刺

33、激都可使RmRm增加，影響其電活動及其對刺激增加，影響其電活動及其對刺激 的反應(yīng)。因而實驗中為保持標(biāo)本機能狀態(tài)的正常及實驗的反應(yīng)。因而實驗中為保持標(biāo)本機能狀態(tài)的正常及實驗 結(jié)果的真實可靠，應(yīng)盡量避免不良刺激對結(jié)果的真實可靠，應(yīng)盡量避免不良刺激對RmRm的影響的影響 生物膜的電學(xué)特性生物膜的電學(xué)特性 跨膜離子電流與膜電位變化跨膜離子電流與膜電位變化 o 歐姆定律及其表述歐姆定律及其表述 1. 1. 通過某一導(dǎo)體的電流（通過某一導(dǎo)體的電流（I I）與導(dǎo)體兩端的電壓）與導(dǎo)體兩端的電壓 （V V或或E E）成正比，與導(dǎo)體的電阻（）成正比，與導(dǎo)體的電阻（R R）成反比：）成反比： I=E/RI=E/R

34、2. 2. 電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)（電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)（g =1/Rg =1/R），引入電導(dǎo)概念：），引入電導(dǎo)概念： I=gEI=gE 3. 3. 電導(dǎo)概念可更好地描述離子通道允許電流通過電導(dǎo)概念可更好地描述離子通道允許電流通過 的能力的能力 生物膜的電學(xué)特性生物膜的電學(xué)特性 跨膜離子電流與膜電位變化跨膜離子電流與膜電位變化 o 應(yīng)用歐姆定律描述跨膜離子電流與膜電位的關(guān)系應(yīng)用歐姆定律描述跨膜離子電流與膜電位的關(guān)系 1. 1. 離子通道是一種特殊的導(dǎo)體，各種離子經(jīng)離子離子通道是一種特殊的導(dǎo)體，各種離子經(jīng)離子 通道的跨膜轉(zhuǎn)運是順化學(xué)梯度的轉(zhuǎn)運，故其產(chǎn)生的電通道的跨膜轉(zhuǎn)運是順化學(xué)梯度的轉(zhuǎn)運，故其產(chǎn)生的電 流

35、的大小（流的大?。↖ I）既取決于膜電位差（）既取決于膜電位差（E E）及通道的電導(dǎo)）及通道的電導(dǎo) （g g），也與該離子的平衡電位（），也與該離子的平衡電位（EsEs）有關(guān)：）有關(guān)： I=g(Em-Es)I=g(Em-Es) 2. 2. 公式表明，離子流過通道的公式表明，離子流過通道的驅(qū)動力是驅(qū)動力是Em-EsEm-Es而非而非EmEm 3. 3. 若以膜電位為橫軸，離子通道電流為縱軸作圖，若以膜電位為橫軸，離子通道電流為縱軸作圖， 可了解跨膜離子電流可了解跨膜離子電流(I)(I)與電壓與電壓(V)(V)的關(guān)系的關(guān)系(Current-(Current- Voltage relationshi

36、p) Voltage relationship)，或稱為，或稱為I-VI-V曲線曲線 4. 4. F=Em-EsF=Em-Es即離子流過通道的驅(qū)動力即離子流過通道的驅(qū)動力 driving forcedriving force 生物膜的電學(xué)特性生物膜的電學(xué)特性 跨膜離子電流與膜電位變化跨膜離子電流與膜電位變化 1. 圖中的斜率即為該圖中的斜率即為該 通道的電導(dǎo)，若電導(dǎo)為一通道的電導(dǎo)，若電導(dǎo)為一 常數(shù)，常數(shù)，I-V關(guān)系便呈線性關(guān)系便呈線性 2. 曲線還表明，不僅曲線還表明，不僅 離子流過通道的驅(qū)動力不離子流過通道的驅(qū)動力不 是是E，而且電流為，而且電流為0的電位的電位 是與離子的平衡電位相等是與離

37、子的平衡電位相等 的電位而不是的電位而不是0mV 處。因處。因 電流在此電位改變方向，電流在此電位改變方向， 故又稱反轉(zhuǎn)電位故又稱反轉(zhuǎn)電位 3. 根據(jù)反轉(zhuǎn)電位值可根據(jù)反轉(zhuǎn)電位值可 以得出該通道的平衡電位以得出該通道的平衡電位 4 .根據(jù)根據(jù)I=g(Em-Es)， 可得出可得出g (n = 6 ) -1 2 0-1 0 0-8 0-6 0-4 0-2 002 04 06 0 -1 0 1 2 H o ld P o te n tia l(m V ) R e la tiv e IO u tw a rd c u rre n t o f A T P (n = 6 ) (n = 1 ) (n = 6 )

38、(n = 7 ) (n = 6 ) (n = 4 ) (n = 1 0 ) (n = 5 ) * Current-Voltage relationship (I-V Curve) 生物膜的電學(xué)特性生物膜的電學(xué)特性 跨膜離子電流與膜電位變化跨膜離子電流與膜電位變化 o 研究研究I-VI-V關(guān)系的意義關(guān)系的意義 Ik1電流電流-電壓曲線電壓曲線 1.研究離子通道的研究離子通道的I-V關(guān)系關(guān)系 ，是了解通道生物物理學(xué)特性，是了解通道生物物理學(xué)特性 和藥物作用機制的基本方法和藥物作用機制的基本方法 2. 實際上許多通道具有非實際上許多通道具有非 線性的線性的I-V關(guān)系，尤其可通透關(guān)系，尤其可通透 離子

39、在膜兩側(cè)的濃度不同或通離子在膜兩側(cè)的濃度不同或通 道的結(jié)構(gòu)不對稱等情況下，該道的結(jié)構(gòu)不對稱等情況下，該 曲線往往會向某個電流方向（曲線往往會向某個電流方向（ 如內(nèi)向或外向電流）偏離歐姆如內(nèi)向或外向電流）偏離歐姆 定律，即所謂定律，即所謂“整流整流”現(xiàn)象現(xiàn)象 生物膜的電學(xué)特性生物膜的電學(xué)特性 跨膜離子電流與膜電位變化跨膜離子電流與膜電位變化 o 實際應(yīng)用實際應(yīng)用 1. 在生物膜的等效電路中，因在生物膜的等效電路中，因Rm和和Rc以并聯(lián)方以并聯(lián)方 式存在，膜電流（式存在，膜電流（Im）等于跨膜離子電流（）等于跨膜離子電流（Ii）與）與 電容電流（電容電流（Ic）之和：）之和： Im=Ii+Ic 2

40、. 公式表明，膜的公式表明，膜的Ii或或Ic變化均可改變變化均可改變Im，而，而 Ii反映了跨膜離子通道電阻（反映了跨膜離子通道電阻（Rm）的大小、）的大小、Ic反映反映 了跨膜電容（了跨膜電容（Cm)的大小的大小 3. 由歐姆定律可知，由歐姆定律可知，Im的變化必然改變膜電位的變化必然改變膜電位 （Vm），因而），因而Rm和和Cm的不同也將影響到的不同也將影響到Vm 4. 因此在測量因此在測量Vm的電生理研究中，必須注意保持的電生理研究中，必須注意保持 生物膜生物膜Rm和和Cm處于穩(wěn)定狀態(tài)處于穩(wěn)定狀態(tài) 生物膜的電學(xué)特性生物膜的電學(xué)特性 刺激電流與膜電位變化刺激電流與膜電位變化 o 刺激引起興

41、奮的條件刺激引起興奮的條件 1. 細(xì)胞所處功能狀態(tài)細(xì)胞所處功能狀態(tài) 2. 有效刺激的三個參數(shù)，即強度、時間和強度有效刺激的三個參數(shù)，即強度、時間和強度-時時 間變化率間變化率 3.細(xì)胞內(nèi)刺激時細(xì)胞內(nèi)刺激時: 刺激電流的方向，如外向刺激電流刺激電流的方向，如外向刺激電流 使膜去極化，使膜去極化， 興奮性升高；內(nèi)向刺激電流使膜超極興奮性升高；內(nèi)向刺激電流使膜超極 化，興奮性降低，不能引發(fā)動作電位。因此，在用化，興奮性降低，不能引發(fā)動作電位。因此，在用 微電極技術(shù)進行實驗時，應(yīng)將正電極置于細(xì)胞內(nèi)，微電極技術(shù)進行實驗時，應(yīng)將正電極置于細(xì)胞內(nèi)， 將負(fù)電極置于細(xì)胞外將負(fù)電極置于細(xì)胞外 單細(xì)胞的單細(xì)胞的 動

42、作電位動作電位 生物膜的電學(xué)特性生物膜的電學(xué)特性 刺激電流與膜電位變化刺激電流與膜電位變化 o 外向和內(nèi)向刺激電流引起的膜電位變化外向和內(nèi)向刺激電流引起的膜電位變化 外向刺激電流與膜電位變化外向刺激電流與膜電位變化 外向和內(nèi)向刺激電流引起的膜電位變化外向和內(nèi)向刺激電流引起的膜電位變化 內(nèi)向刺激電流與膜電位變化內(nèi)向刺激電流與膜電位變化 生物膜的電學(xué)特性生物膜的電學(xué)特性 刺激電流與膜電位變化刺激電流與膜電位變化 o 刺激引起興奮的條件刺激引起興奮的條件 4.細(xì)胞外刺激時細(xì)胞外刺激時: 在正電極處發(fā)生超極化，而負(fù)電極在正電極處發(fā)生超極化，而負(fù)電極 處發(fā)生去極化，細(xì)胞外雙刺激時，應(yīng)將正極置于遠處發(fā)生去

43、極化，細(xì)胞外雙刺激時，應(yīng)將正極置于遠 離引導(dǎo)電極一側(cè)，負(fù)極置于靠近引導(dǎo)電極的一側(cè)，離引導(dǎo)電極一側(cè)，負(fù)極置于靠近引導(dǎo)電極的一側(cè)， 以避免陽極阻滯。以避免陽極阻滯。 舉例：研究生復(fù)試考題舉例：研究生復(fù)試考題 細(xì)胞外刺激（神經(jīng)干復(fù)合動作電位）細(xì)胞外刺激（神經(jīng)干復(fù)合動作電位） 刺激電極刺激電極 記錄電極記錄電極 0 動作電位的傳導(dǎo)動作電位的傳導(dǎo) 生物膜的電學(xué)特性生物膜的電學(xué)特性 刺激強度與膜電位變化刺激強度與膜電位變化 o 刺激引起興奮的原理刺激引起興奮的原理 1. 膜的去極化是電壓門控膜的去極化是電壓門控Na+通道被激活及通道被激活及Na+內(nèi)流內(nèi)流 的過程，期間常伴隨膜電位與的過程，期間常伴隨膜電位

44、與K+平衡電位（平衡電位（EK）的差值）的差值 增大，以及非門控增大，以及非門控K+通道的通道的K+外流增加，且去極化越明外流增加，且去極化越明 顯、 顯、K+外流越多外流越多 2. 閾下刺激時，被激活的閾下刺激時，被激活的Na+通道數(shù)目少、通道數(shù)目少、Na+內(nèi)流內(nèi)流 引起的膜被動反應(yīng)（部分去極化）可被引起的膜被動反應(yīng)（部分去極化）可被K+外流對抗，使外流對抗，使 膜的進一步去極化難以實現(xiàn)。而閾刺激可使被激活的膜的進一步去極化難以實現(xiàn)。而閾刺激可使被激活的 Na+通道數(shù)目及通道數(shù)目及Na+內(nèi)流量皆增加，不被內(nèi)流量皆增加，不被K+外流對抗外流對抗 3. 閾刺激所致閾刺激所致Na+內(nèi)流及進一步去極

45、化可在二者間內(nèi)流及進一步去極化可在二者間 形成正反饋，這被稱為再生性去極化或再生性形成正反饋，這被稱為再生性去極化或再生性Na+內(nèi)流內(nèi)流 生物膜的電學(xué)特性生物膜的電學(xué)特性 刺激強度與膜電位變化刺激強度與膜電位變化 o 動作電位的全或無特性（單個細(xì)胞）動作電位的全或無特性（單個細(xì)胞） 對很強的去極化刺激發(fā)生的主動反應(yīng)（圖示還對很強的去極化刺激發(fā)生的主動反應(yīng)（圖示還 表明，刺激強度越大，刺激和表明，刺激強度越大，刺激和AP間的延遲越短）間的延遲越短） 生物膜的電學(xué)特性生物膜的電學(xué)特性 刺激強度與膜電位變化刺激強度與膜電位變化 o 神經(jīng)干或組織受刺激的表現(xiàn)神經(jīng)干或組織受刺激的表現(xiàn) 1. 因不同的細(xì)胞

46、興奮性也不同，且手術(shù)操作或離體因不同的細(xì)胞興奮性也不同，且手術(shù)操作或離體 條件等都將影響到生物膜的特性，從而引起興奮所需的條件等都將影響到生物膜的特性，從而引起興奮所需的 閾強度存在某種差別閾強度存在某種差別 2. 對蟾蜍坐骨神經(jīng)干實施刺激，在最大刺激強度范對蟾蜍坐骨神經(jīng)干實施刺激，在最大刺激強度范 圍內(nèi)，神經(jīng)纖維興奮的數(shù)目會隨刺激強度的增加而增加圍內(nèi)，神經(jīng)纖維興奮的數(shù)目會隨刺激強度的增加而增加 ；同時，動作電位的疊加還將表現(xiàn)為所記錄動作電位幅；同時，動作電位的疊加還將表現(xiàn)為所記錄動作電位幅 度的相應(yīng)增大，這正是不同的細(xì)胞分別具有不同的興奮度的相應(yīng)增大，這正是不同的細(xì)胞分別具有不同的興奮 性的

47、表現(xiàn)性的表現(xiàn) 3. 最適刺激強度在于使神經(jīng)干中所有纖維都興奮，最適刺激強度在于使神經(jīng)干中所有纖維都興奮， 此時動作電位的幅度也達最大此時動作電位的幅度也達最大 取一只蟾蜍，雙毀髓、去前肢及內(nèi)臟、剝皮并分離兩腿，將一側(cè)后肢固定，取一只蟾蜍，雙毀髓、去前肢及內(nèi)臟、剝皮并分離兩腿，將一側(cè)后肢固定， 分離一側(cè)后肢的坐骨神經(jīng)。分離一側(cè)后肢的坐骨神經(jīng)。向上分離坐骨神經(jīng)向上分離坐骨神經(jīng) 至脊柱根部，向下分離至脊柱根部，向下分離 內(nèi)側(cè)的脛神經(jīng)內(nèi)側(cè)的脛神經(jīng) 外側(cè)的腓神經(jīng)外側(cè)的腓神經(jīng)至踝關(guān)節(jié)至踝關(guān)節(jié) 結(jié)扎坐骨神經(jīng)干的脊柱端結(jié)扎坐骨神經(jīng)干的脊柱端 將神經(jīng)干標(biāo)本放入任氏液中備用將神經(jīng)干標(biāo)本放入任氏液中備用 神經(jīng)干復(fù)合

48、動作電位神經(jīng)干復(fù)合動作電位 刺激電極刺激電極 記錄電極記錄電極 0 動作電位的傳導(dǎo)動作電位的傳導(dǎo) 動作電動作電 位振幅位振幅 （mV) 圖圖1 刺激強度與動作電位振幅的關(guān)系刺激強度與動作電位振幅的關(guān)系 刺激電壓刺激電壓(V) 0.5 1.01.5 2 4 6 8 o 神經(jīng)干動作電位的幅度在一定范圍內(nèi)隨刺激神經(jīng)干動作電位的幅度在一定范圍內(nèi)隨刺激 強度變化而變化，閾刺激，閾上刺激，最大強度變化而變化，閾刺激，閾上刺激，最大 刺激。刺激。 實驗原理實驗原理2 2 刺激刺激 神經(jīng)干動作神經(jīng)干動作 電位幅度電位幅度 雙相動作電位雙相動作電位 Biphasic Action Potential 興奮區(qū)興奮

49、區(qū) 細(xì)胞外引導(dǎo)電極細(xì)胞外引導(dǎo)電極檢流計檢流計 記錄結(jié)果1 Ap1 Ap2 Dp1 Dp1 t 圖圖1 蟾蜍坐骨神經(jīng)干雙相動作電位蟾蜍坐骨神經(jīng)干雙相動作電位 圖圖2 蟾蜍坐骨神經(jīng)干單相動作電位蟾蜍坐骨神經(jīng)干單相動作電位 Am Dm 單相動作電位單相動作電位Monophasic Action Potential 損傷區(qū)損傷區(qū) 興奮區(qū)興奮區(qū) 細(xì)胞外引導(dǎo)電極細(xì)胞外引導(dǎo)電極 檢流計檢流計 實驗原理實驗原理4 4 o 在兩記錄電極間夾傷神經(jīng)干，雙相動作電位變在兩記錄電極間夾傷神經(jīng)干，雙相動作電位變 單相動作電位；在兩記錄電極前夾傷神經(jīng)干，單相動作電位；在兩記錄電極前夾傷神經(jīng)干， 動作電位消失；動作電位消失

50、； o 用普魯卡因作用于神經(jīng)干，有相似的結(jié)果。用普魯卡因作用于神經(jīng)干，有相似的結(jié)果。 0 第二節(jié) 生物電信號的特性 o 信號微弱：電壓為信號微弱：電壓為mV-VmV-V，電流為，電流為nA-pAnA-pA o 頻率范圍很大：頻率范圍很大：0-6KHz0-6KHz；故在使用生物電放；故在使用生物電放 大器時應(yīng)選擇適宜的頻帶大器時應(yīng)選擇適宜的頻帶 o 信號源內(nèi)阻高：包括組織、皮膚內(nèi)阻及細(xì)胞信號源內(nèi)阻高：包括組織、皮膚內(nèi)阻及細(xì)胞 膜電阻等，可達幾千乃至數(shù)萬歐姆膜電阻等，可達幾千乃至數(shù)萬歐姆 o 易受其他電信號干擾：易受其他電信號干擾： 生物電之間生物電之間 的相互干擾的相互干擾 50Hz50Hz交流

51、電源對記錄電交流電源對記錄電 信號的干擾信號的干擾 電極極化電位的干擾電極極化電位的干擾 感應(yīng)電場及空間電磁波的干擾等感應(yīng)電場及空間電磁波的干擾等 第三節(jié) 生物電記錄方法及原理 o 生物信號記錄的框架圖生物信號記錄的框架圖 o 生物電信號拾取生物電信號拾取 o 生物電信號的放大與記錄生物電信號的放大與記錄 o 誘發(fā)生物電現(xiàn)象產(chǎn)生誘發(fā)生物電現(xiàn)象產(chǎn)生 o 干擾問題干擾問題 (自發(fā)、誘發(fā)自發(fā)、誘發(fā)) 放 大 器 示波器 記錄儀 生物電記錄方法及原理生物電記錄方法及原理 生物信號記錄的框架圖生物信號記錄的框架圖 生物電記錄方法及原理生物電記錄方法及原理 生物電信號拾取生物電信號拾取 o 信號拾取的定義

52、與記錄電極的等效電路信號拾取的定義與記錄電極的等效電路 生物電記錄方法及原理生物電記錄方法及原理 生物電信號拾取生物電信號拾取 o 信號拾取的兩個原則信號拾取的兩個原則 1. 生物電源是欲記錄的生物電信號，視其為電源是生物電源是欲記錄的生物電信號，視其為電源是 因它的電位降落在三個電阻上因它的電位降落在三個電阻上 2. 儀器記錄的信號是極間電阻兩端的電位差儀器記錄的信號是極間電阻兩端的電位差(電壓電壓) 3. 串聯(lián)電路中，電阻兩端電壓的大小與電阻大小成串聯(lián)電路中，電阻兩端電壓的大小與電阻大小成 正比。因此，正比。因此，拾取信號的方法與過程應(yīng)遵循兩個原則拾取信號的方法與過程應(yīng)遵循兩個原則： ：

53、一是一是力求電極與組織接觸良好即力求電極與組織接觸良好即盡量減少接觸電阻 盡量減少接觸電阻，以，以 使信號電壓主要降落在極間電阻兩端，同理兩個電極不使信號電壓主要降落在極間電阻兩端，同理兩個電極不 能短路、否則極間電阻為能短路、否則極間電阻為0而拾取不到信號；而拾取不到信號；二是二是制作制作 電極的材料導(dǎo)電性能要好電極的材料導(dǎo)電性能要好或極間電阻要低，以使信號電或極間電阻要低，以使信號電 壓主要降落在儀器的輸入電阻上。極間電極由電極電壓主要降落在儀器的輸入電阻上。極間電極由電極電 阻與儀器的輸入電阻串聯(lián)而成阻與儀器的輸入電阻串聯(lián)而成 (自發(fā)、誘發(fā)自發(fā)、誘發(fā)) 放放 大大 器器 示波器示波器 記

54、錄儀記錄儀 生物電記錄方法及原理生物電記錄方法及原理 生物電信號的放大與記錄生物電信號的放大與記錄 生物電信號放大和記錄的有關(guān)方法生物電信號放大和記錄的有關(guān)方法 生物電記錄方法及原理生物電記錄方法及原理 生物電信號放大生物電信號放大 o 信號的放大信號的放大 1. 足夠的放大倍數(shù)足夠的放大倍數(shù) 2. 放大后波形不失真放大后波形不失真 必須選擇合適參數(shù)必須選擇合適參數(shù) 生物電信號根據(jù)頻率分為：直流生物電信號根據(jù)頻率分為：直流 交流信號交流信號 o 信號的記錄信號的記錄 干擾信號：實驗不需要的信號干擾信號：實驗不需要的信號 如刺激偽跡如刺激偽跡 生物電記錄方法及原理生物電記錄方法及原理 生物電信號

55、的放大與記錄生物電信號的放大與記錄 o 關(guān)于刺激偽跡關(guān)于刺激偽跡 1. 生物電信號的記錄常面臨辨認(rèn)信號真?zhèn)蔚膯栴}生物電信號的記錄常面臨辨認(rèn)信號真?zhèn)蔚膯栴} 2. 可記錄到的干擾信號有許多種，其中之一是刺可記錄到的干擾信號有許多種，其中之一是刺 激偽跡激偽跡 3. 在電生理學(xué)實驗中，當(dāng)刺激器發(fā)出一個刺激脈在電生理學(xué)實驗中，當(dāng)刺激器發(fā)出一個刺激脈 沖時，記錄電極將同時拾取到一個雙向、呈尖脈沖的沖時，記錄電極將同時拾取到一個雙向、呈尖脈沖的 電信號，此即刺激偽跡。刺激微跡可被用來作為一個電信號，此即刺激偽跡。刺激微跡可被用來作為一個 時間點。如從刺激偽跡到刺激坐骨神經(jīng)干而記錄到時間點。如從刺激偽跡到刺

56、激坐骨神經(jīng)干而記錄到AP ，其時間間隔就是刺激電極處所產(chǎn)生，其時間間隔就是刺激電極處所產(chǎn)生AP傳導(dǎo)到記錄電傳導(dǎo)到記錄電 極處所需要的時間極處所需要的時間 刺激偽跡刺激偽跡(Stimulus artifact) 刺激偽跡刺激偽跡 AP 刺激器刺激器 放大器放大器 + 地地 刺激電流刺激電流 i-i+ R+ R- 地地 刺激偽跡是刺激電流通過導(dǎo)電介質(zhì)擴散至刺激偽跡是刺激電流通過導(dǎo)電介質(zhì)擴散至 兩引導(dǎo)電極而形成的電位差信號。兩引導(dǎo)電極而形成的電位差信號。 生物電記錄方法及原理生物電記錄方法及原理 誘發(fā)生物電現(xiàn)象產(chǎn)生誘發(fā)生物電現(xiàn)象產(chǎn)生 o 人工誘發(fā)生物電的常用方法人工誘發(fā)生物電的常用方法 o 電刺激器

57、的電脈沖及其矩形波特征電刺激器的電脈沖及其矩形波特征 1. 電刺激器既可發(fā)出一個、兩個或多個單獨的脈電刺激器既可發(fā)出一個、兩個或多個單獨的脈 沖，也可連續(xù)性地或不停地發(fā)出脈沖沖，也可連續(xù)性地或不停地發(fā)出脈沖 2. 電脈沖多為矩形波，其可提供三個參數(shù)，即電電脈沖多為矩形波，其可提供三個參數(shù)，即電 壓大小（矩形波的幅度）、電壓作用時間（矩形波的壓大?。ň匦尾ǖ姆龋㈦妷鹤饔脮r間（矩形波的 波寬）、電壓對時間的變化率（矩形波上升的斜率）波寬）、電壓對時間的變化率（矩形波上升的斜率） 生物電記錄方法及原理生物電記錄方法及原理 干擾問題干擾問題 o 干擾問題的廣泛性干擾問題的廣泛性 o 5050赫茲的

58、交流電干擾及其預(yù)防赫茲的交流電干擾及其預(yù)防 o 儀器的噪聲和放大器的信噪比參數(shù)儀器的噪聲和放大器的信噪比參數(shù) o一般信號電平與噪聲電平比值一般信號電平與噪聲電平比值1010才能滿足才能滿足 實驗記錄需要實驗記錄需要 o 其它其它 第四節(jié)第四節(jié) 生物信號放大器的性能指標(biāo)及作用生物信號放大器的性能指標(biāo)及作用 o 通頻帶通頻帶 o 高增益高增益 o 高輸入阻抗高輸入阻抗 o 高共模抑制比高共模抑制比 o 信噪比信噪比 o 低漂移低漂移 o 通頻帶的定義通頻帶的定義 生物信號放大器的性能指標(biāo)及作用生物信號放大器的性能指標(biāo)及作用 通頻道通頻道 1. 通頻帶又稱帶寬，是放大器選擇與直流或交流生通頻帶又稱帶

59、寬，是放大器選擇與直流或交流生 物電信號相適應(yīng)頻率范圍的技術(shù)指標(biāo)物電信號相適應(yīng)頻率范圍的技術(shù)指標(biāo) 2. 生物放大器的通頻帶下限為生物放大器的通頻帶下限為0、上限最大頻率通、上限最大頻率通 常在常在6kHz以內(nèi)，這基本能滿足機能實驗需要以內(nèi)，這基本能滿足機能實驗需要 3. 根據(jù)所觀察生物信號的頻率特性根據(jù)所觀察生物信號的頻率特性,選擇相應(yīng)帶寬選擇相應(yīng)帶寬 可通過調(diào)節(jié)放大器的可通過調(diào)節(jié)放大器的“時間常數(shù)時間常數(shù)”和和“高頻濾波高頻濾波”實現(xiàn)實現(xiàn) 。如在放大器前、后極之間常設(shè)置有低和高頻電路。如在放大器前、后極之間常設(shè)置有低和高頻電路 4. 時間常數(shù)（又稱高通濾波）和高頻濾波（又稱時間常數(shù)（又稱高通

60、濾波）和高頻濾波（又稱 低通濾波）都是表征低通濾波）都是表征RC電路頻率響應(yīng)的參數(shù)，其實質(zhì)電路頻率響應(yīng)的參數(shù)，其實質(zhì) 都是濾波。都是濾波。 o 放大器的時間常數(shù)（高通濾波）放大器的時間常數(shù)（高通濾波） 生物信號放大器的性能指標(biāo)及作用生物信號放大器的性能指標(biāo)及作用 通頻道通頻道 1. 時間常數(shù)決定放大器帶寬的下限頻率時間常數(shù)決定放大器帶寬的下限頻率(f1)即衰減即衰減 信號中的低頻成份，而讓高頻成份全部通過，意義在于信號中的低頻成份，而讓高頻成份全部通過，意義在于 消除信號基線的漂移和低頻噪聲。計算下限的頻率：消除信號基線的漂移和低頻噪聲。計算下限的頻率： f1 1=1/2 =1/2 RC （