При этом учтены пожелания, высказанные преподавателями высшей школы, и замечания, сделанные в рецензии, которая была опубликована в «Физиологическом журнале СССР имени И. М. Сеченова».
Внесен ряд уточнений в описание некоторых опытов и приборов, что связано с новыми достижениями в лабораторной технике. Описаны приборы, ^изготовляемые отечественной промышленностью и нашедшие в последние годы широкое применение в физиологическом эксперименте.
В специальных случаях опыты ставят над теплокровными животными, а также и над человеком (например, по физиологии органов чувств).
Для успешного проведения физиологического эксперимента необходимо знать строение тела подопытных животных. Перед тем как приступить к проведению опыта, студент должен ознакомиться со строением того органа, функцию которого ему предстоит изучить.
Систематическое описание строения тела и органов таких животных, как лягушка, собака, кролик, крыса, можно найти в специальных руководствах (см.
Из наркотических веществ чаще всего применяется эфир. Для этого смоченную им ватку кладут на дно широкогорлой банки емкостью в 0,5 л, куда помещают и лягушку. Чтобы эфир не улетучивался, отверстие сосуда закрывают тарелкой. Через несколько минут животное наркотизируется и готово для опытов. В дальнейшем наркотическое состояние поддерживают, положив ватку с эфиром на ноздри лягушки. Применение других обездвиживающих средств (например, кураре) указано в описываемых ниже опытах.
Затем зонд вытягивают и вводят в полость черепа, разрушая головной мозг.
Фиксация лягушки. Обычно лягушку фиксируют на пробковой дощечке, прикалывая к ней нижнюю челюсть, передние и задние конечности булавками (рис. 1). В зависимости от задачи опыта животное на . дощечку брюшком
кверху или книзу.
При отсутствии пробковой дощечки можно пользоваться деревянной. В ней надо просверлить отверстия соответственно местам фиксации лягушки и вставить в них корковые пробки.
В шприц с острой Рис. 1. Лягушка, фиксированная на иглой набирают нужное коли-дощечке брюшком кверху. чество раствора морфина. Взяв
пальцами левой руки кожу собаки так, чтобы образовалась складка, втыкают в нее коротким, но сильным движением иглу. Шприц следует держать правой рукой так, чтобы указательным и средним пальцами придерживать головку иглы, а большим — вдвигать стержень поршня. После впрыскивания морфина собаку выводят из лаборатории во двор и привязывают.
При этом веревку просовывают между спиной собаки и столом и пропускают сверху другой передней конечности. Так достигаете?; полная иммобилизация животного, что способствует развитию у него сонного торможения.
Для наркоза пользуются маской и капельницей. Маску делают из проволочного каркаса, который обтягивают несколькими слоями марли. Капельницей может служить любой флакон с носиком. Накапав внутрь маски 10 капель наркоза (хлороформ + эфир), плотно надевают ее на нос собаки.
Применяемые при вивисекциях на лягушке оперативные приемы описаны при изложении соответствующих опытов. Обычно употребляемые инструменты изображены на рисунке 3.
Для примера остановимся на вивисекции, связанной с введением канюли в бедренную артерию собаки.
Животное привязывают на вивисекционном столе брюхом кверху. Применяют морфинно-эфирно-хлороформенный наркоз. Остригают шерсть в области паха. Проводят здесь скальпелем
Артерию перевязывают в дистальном отделе.
д.
2. Солевые растворы
Применение солевых растворов. Солевыми растворами пользуются в различных случаях: 1) вводят в кровеносные сосуды при кровопотерях, 2) перфузируют изолированные органы, 3) увлажняют подсыхающие органы и ткани при вивисекциях и т. д.
Чаще всего прибегают к содержащему NaCl физиологическому раствору, который имеет осмотическое давление, равное осмотическому давлению плазмы крови (изоосмотический раствор) .
Состав солевых растворов. Ниже приводится состав некоторых растворов.
1) Физиологический раствор:
а) для холоднокровных животных—0,60—0,65% NaCl;
б) „для теплокровных животных — 0,9% NaCl.
2) Раствор Рингера:
а) для холоднокровных б) для теплокровных
животных; животных:
NaCl—0,60—0,65% NaCl —0,9%
KCL—0,01—0,014%; КС1—0,042%;
СаС12—0,01—0,013%; CaCl, —0,024%;
NaHCO3-0,02%; NaHC03-0,015%.
3) Раствор Рингера—Локка для теплокровных животных содержит те же соли и в тех же концентрациях, что и раствор Рингера, но с добавлением 0,1% глюкозы.
Кимограф может работать как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. Запись производится на закопченной бумаге, приклеиваемой на барабан.
В случаях продолжительной записи пользуются кимографом с удлинителем. В качестве последнего обычно служит отдельный барабан на штативе, непосредственно не связанный с кимографом. Бумажную ленту длиной в 1—-1,5 м надевают на барабаны кимографа и удлинителя и натягивают путем их раздвигания.
На нем можно производить длительную запись при разной скорости вращения барабана.
Электрокимограф состоит из собственно кимографа и приданных к нему универсального и удлинительного штативов
Ведущий барабан приводит в движение механизм, установленный внутри корпуса кимографа. Механизм состоит из синхронного электродвигателя, работающего от сети переменного тока (127 или 220 в), редуктора и двойной лобовой фрикционной передачи.
К электрокимографу прилагается инструкция о пользовании им.
Кимографы с быстро вращающимся барабаном (300— 600 мм в секунду) применяются лишь при исследовании некоторых вопросов нервно-мышечной физиологии
Для быстрого вращения барабана применяют пружинное устройство. Сверху на оси барабана укрепляют отросток, а на штативе кимографа — пусковую пружину с «собачкой» и курком. После завода пружину поднятием курка высвобождают, и она своим свободным концом давит на отросток, приводя в быстрое движение барабан.
Его изготовляют из плексигласа и освещают изнутри матовой электролампой в 40—60 вт (рис. 10). Для проведения тока удобны контакты на шарнирах, скользящие по изолированным круговым металлическим полоскам, которые укреплены на верхней крышке барабана. Через полоски ток идет от сети к электролампе. Барабан закапчивается как обычно. При освещении его изнутри кривые видимы издалека, так как ярко вырисовываются на черном фоне.
Чашечки и трубка образуют герметически замкнутую систему.
Одну из чашечек прикладывают к органу или поверхности тела, например к поверхности грудной клетки (для записи дыхания или сердечного толчка). При движении органа или поверхности тела изменяется давление на мембрану чашечки, а
2 П. Ф. Текутов !Г°*%ту^Ж}"Гр(^~п "*") 17
следовательно, и объем последней. Это автоматически изменяет объем и второй чашечки.
В систему вводят под давлением воздух, вследствие чего баллончик раздувается.
Приборы для регистрации времени. Графическую регистрацию времени на кимографе производят при помощи электромагнитного отметчика или электромагнитного камертона.
Электромагнитный отметчик (рис. 16) состоит из маленького электромагнита, к якорю которого прикреплен записывающий рычажок. При помощи слабой пружинки якорь слегка оттянут от электромагнита.
Конец рычажка слегка придавливают к поверхности барабана, чтобы он в конце размаха не терял соприкосновения с ней.
3. Подвешивать грузики к рычагу следует как можно ближе к оси его вращения. Это предупреждает забрасывание рычажка при движении вверх.
4. Для уменьшения трения о закопченную поверхность барабана писчики следует изготовлять из пергаментной бумаги или целлулоида (кинопленки), придавая им форму вытянутого равнобедренного треугольника (рис.
Приклеивать бумагу непосредственно к барабану нельзя, так как поверхность его при соскабливании гуммиарабика делается неровной и он становится непригодным к пользованию.
6. Чтобы закоптить бумагу, проще всего пользоваться копотью керосиновой лампы с плоским фитилем, над которой медленно вращают руками барабан с бумагой. Для закопчения большой ленты применяют приспособление. Оно состоит из двух барабанов, установленных горизонтально на вертикальном штативе, по которому верхний из них может перемещаться.
Для этого закопченную бумагу погружают записью кверху в плоскую ванночку с фиксатором и осторожно, медленно проводят через него один-два раза. Затем бумагу сушат и для придания ей блеска протирают ваткой. До фиксации на бумаге делают отметки, относящиеся к опыту. Опыт должен быть датирован.
8. Менделеевская замазка,, применяемая для приклеивания писчиков к рычажкам, для укрепления некоторых приборов на коже животного, для создания герметичности приборов и т.
Для раздражения применяют как постоянный, так и переменный ток. Очень часто пользуются индукционным током, генератором которого служит аппарат Д ю б у а-Р е й м о н а.
Источники электрического тока. Для питания индукционного санного аппарата Д ю б у а-Р е й м о н а берут ток от аккумуляторов, которые могут быть кислотными (рис. 19) или щелочными.
В тех случаях, когда нет условий для зарядки аккумуляторов, применяют сухие батареи и сухие элементы.
Основное достоинство их в постоянстве электродвижущей силы.
Кислотный аккумулятор имеет несколько свинцовых пластин, покрытых окисью свинца (РЬО), которые припаяны к свинцовому бруску (анод) и вставлены между подобными же свинцовыми пластинами, припаянными к другому бруску (катод)., Каждый брусок соединен с клеммой, выведенной наружу. Пластины погружены в стеклянный сосуд с электролитом, которым служит разведенная химически чистая серная кислота удельного веса 1,15—1,20,(22—28% H2S04).
При зарядке кислород с пластин, соединенных с отрицательным полюсом, переносится на пластины, соединенные с положительным полюсом. При этом образуется двуокись свинца (РЬОг). На пластинах, соединенных с отрицательным полюсом, остается чистый свинец (РЬ).
При разрядке реакция идет в обратном направлении и энергия в виде электрического тока, затраченная при зарядке, возвращается
Электродвижущая сила кислотного аккумулятора равна 2 в и при нормальной нагрузке остается почти неизменной во время его работы.
При параллельном соединении соединяют одноименные полюсы элементов или аккумуляторов. Это увеличивает силу тока (ампераж), так как внутреннее сопротивление батареи уменьшается во столько раз, сколько взято в нее элементов или аккумуляторов. Напряжение же батареи равно напряжению отдельного элемента или аккумулятора.
В тех случаях, когда надо уменьшить напряжение элемента или аккумулятора, применяют реохорд, образующий добавочную цепь.
Ответвляют ток к раздражаемой ткани от клеммы в начале шкалы А и клеммы подвижного контакта Б (боковая цепь). При положении контакта Б в
непосредственной близости с контактом В в боковую цепь ответвляется ток такого же напряжения, какое имеется на контактах А и В. При передвижении же контакта Б в сторону контакта А напряжение тока в боковой цепи уменьшается. Напряжение Ех в боковой цепи будет во столько раз меньше напряжения Е2 в главной цепи, во сколько раз длина отрезка струны АБ меньше всей длины струны АВ:
Реохорд применяется и в качестве компенсатора при определении электродвижущей силы живых тканей.
Хорошо при раздражении живых тканей электрическим током вводить в цепь вольтметр и миллиамперметр для определения режима работы данной цепи. Вольтметр следует включать в цепь параллельно, а амперметр — последовательно. При помощи этих приборов можно быстро установить и место разрыва в цепи, не теряя времени на «слепое» отыскивание его.
Для измерения малых напряжений и сил тока, генерируемого живыми тканями, применяются следующие чувствительные электроизмерительные приборы:
1) гальванометр с подвижной катушкой и зеркальным отсчетом, обладающий чувствительностью не ниже 10 ~9 А; 2) струнный гальванометр, позволяющий измерить силу тока до Ю-10 А; 3) катодный, пли шлейфовый, осциллограф с усилителем.
21). От этого аппарата можно отво-
дить различной силы одиночные и ритмические индукционные удары. Аппарат имеет две обмотки: первичная состоит из 200— 300 витков медной проволоки при сечении в 1 мм, вторичная —из 5000—10 000 витков при сечении проволоки в 0,15—0,2 мм.
Первичную обмотку соединяют последовательно с источником тока и ключом для его замыкания и размыкания (первичная цепь). При замыкании и размыкании создается и исчезает магнитное поле, вследствие чего индуцируется ток во вторичной обмотке.
В эту цепь вводят ключ для одиночных перерывов ее от руки, а также специальные прерыватели различной частоты для автоматического перерыва цепи. Кроме того, аппарат имеет свой собственный прерыватель — электромагнитный молоточек, ток к которому подводят через нижние клеммы 3 и 4.
Ток от источника а проходит в первичной цепи путь, обозначенный на рисунке 21 Б стрелками. При прохождении тока через обмотку электромагнита б последний намагничивается и притягивает якорь г.
При уменьшении расстояния (вкручивают винт в) частота перерывов увеличивается, при увеличении (выкручивают винт в) частота уменьшается. Частоту можно варьировать в пределах 15—80 в течение одной секунды. На вторичной катушке имеется также пара клемм для отведения индукционного тока от вторичной обмотки к электродам (на рис. 21 они не изображены).
Индукционный санный аппарат позволяет отводить к электродам различной силы ток.
Чем больше РК, тем меньше сила тока. При полном сближении катушек (РК ' О) получают максимальный по силе индукционный ток. Однако между величинами РК и силой тока существует не прямая, а логарифмическая зависимость. При малых РК сила тока гораздо больше изменяется, чем при больших, если раздвигать катушки на одно и то же расстояние.
Сила размыкательного индукционного удара больше замы-кательного.
На рисунке 22 представлена форма тока в первичной (/) и вторичной (//) обмотках индукционного аппарата.
Во вторичной цепи буквой Д отмечено возникновение индукционного удара малой интенсивности, большой длительности и направления, противоположного первичному току. Между точками Б и В изменения силы тока в первичной цепи не происходит, поэтому во вторичной цепи индукционного тока не возникает. ВГ соответствует размыканию тока в первичной цепи; видно быстрое падение его силы (результат проскакивания искры, которая сокращает время действия экстратока размыкания, имеющего то же направление, что и первичный ток).
Кроме того, в первичную цепь обоих аппаратов следует вводить источники тока одинаковой электродвижущей силы, иначе сила индукционного тока будет различной.
2. При пользовании двумя индукционными аппаратами их надо расположить под прямым углом друг к другу. Это предупредит появление индукционного тока в неработающей катушке при работе другой,
3. Не следует допускать разряда индукционных токов через обмотку вторичной катушки при разомкнутой вторичной цепи: от него страдает изоляция витков и аппарат выходит из строя.
позволяют точно определять частоту, силу и продолжительность раздражающего тока.
Примером такого прибора может служить электроимпульса-то р ЭИ-1, сконструированный заводом электромедицинской аппаратуры Московского совнархоза (рис. 23, А).
ЭИ-1 представляет собой источник импульсного (различной частоты и длительности) и гальванического (постоянного) токов. Он предназначен для проведения полного электродиагностического исследования возбудимости нервной и мышечных тканей: определения их возбудимости, лабильности и хронаксии.
На плече // и столбике IV расположены клеммы 2, к которым присоединяют провода для последовательного включения в цепь электроотметчика, регистрирующего моменты замыкания и размыкания
тока. При положении ключа, изображенном на рисунке 27, ток накоротко замыкается плечом / и не проходит к электродам.
Если нажать на конец плеча ТУ, плечо / поднимается, контакт между клеммами 1 нарушится, короткая цепь разомкнётся, и ток пойдет к электродам, раздражая ткань.
Коммутатор (виппа) представляет собой двойной ключ для переключения тока с одной цепи на другую (рис. 28). Кроме
того, он может быть использован как извратитель направления тока в одной и той же цепи, Коммутатор состоит из деревянной или эбонитовой пластинки с шестью металлическими чашечками, которые наполнены ртутью. В чашечки опущены металлические пластинки, несущие клеммы для
Шестиконтактный переключатель («качалка»), разделенный изолятором на две половины, служит для переключения тока.
При повороте, «качалки» вправо полюс 5 становится положительным, а 6— отрицательным; при повороте влево полюс 5 превращается в отрицательный, а 6—в положительный. Соответственно этому меняется и направление тока в цепи. Направление его в коммутаторе показано на рисунке 29 (черная линия).
Метроном-прерыватель (рис. 30) представляет собой метроном, к маятнику которого приделано коромысло с двумя штиф-
средним клеммам (/, 2) подводится ток от аккумулятора.
К клеммам подводят провода для включения прибора в первичную цепь индукционного аппарата.
При качании маятника, приводимого в движение часовым механизмом, штифты на концах коромысла то опускаются в чашечки с ртутью, то поднимаются из них, замыкая и размыкая ток в первичной цепи. Изменение ритма достигается передвижением хомутика по маятнику. Возможные ритмы обозначены на шкале, прикрепленной к корпусу метронома.
Вот почему павловский девиз «Учу lie рассказом, а показом» являлся прогрессивным для его времени и остается! актуальным в наши дни.
В правильной организации физиологического практикума в высшей шко-jie, особенно в педагогическом институте, готовящем преподавателей для средней школы, существенную роль играет учебное пособие к практикуму, которое должно помочь самостоятельной работе студентов в лаборатории.
Он дан в таком объеме, чтобы студент мог понимать и сознательно выполнять предстоящую ему работу, не прибегая каждый раз к помощи учебника.
Постановка опытов описана в форме инструкций, последовательно излагающих этапы их проведения. Во многих случаях в конце описания отдельных опытов даются практические указания, которые должны способствовать более успешному проведению работы. Эти указания могут быть полезны не только студенту, но и начинающему преподавателю, а также лаборанту, обеспечивающему исправную работу -необходимой аппаратуры.
Число описанных в «Практикуме» работ несколько превышает то их количество, которое может быть выполнено студентами в отводимое по учебному плану для этого время. В зависимости от оборудования лаборатории педагогического института преподаватель должен выбрать те опыты, проведение-которых он сможет лучше обеспечить.
В «Практикуме» несколько увеличено, по сравнению с другими отделами, количество опытов по физиологии центральной нервной системы и органов чувств.
Для этого прощупывают пульс бедренной артерии, следят за движениями грудной клетки, вызывают мигательный рефлекс, прикасаясь к роговице, отмечают изменения в диаметре зрачка.
К вивисекции приступают в фазу «хирургического сяа», когда скелетные мышцы полностью расслаблены, пульс ритмичный и хорошего наполнения, дыхание ровное, но ускоренное, мигательный рефлекс отсутствует, зрачок несколько сужен, глазное яблоко отведено книзу.
д.
Острые опыты обычно заканчиваются смертью животного, поэтому их производят без соблюдения правил асептики и антисептики. В этом их главное отличие от хирургической операции, производимой в целях физиологического эксперимента.
При вивисекциях, после того как произведен разрез кожи, пользуются тупыми инструментами, редко прибегая к помощи скальпеля. Особенно избегают применения режущих инструментов при препаровке сосудов.
2. NaHC03 и NaHPOj надо растворять (последними.
3. Растворы следует хранить в стеклянной посуде; лучше пользоваться свежеприготовленными.
3. Приборы для графической регистрации
Графическая регистрация движения органов. В физиологии широко пользуются приборами для объективной графической регистрации деятельности органов, в частности различных ме-канических процессов, которые являются результатом сокращения сердца, скелетных и гладких мышц.
Для обычных способов графической регистрации применяются следующие приборы: 1) кимограф, на барабане которого производится запись кривой; 2) пишущие приспособления; 3) приборы, служащие для отметки времени.
Кимограф. Кимографы применяются с медленно и быстро вращающимися барабанами.
Из кимографов с медленно вращающимся барабаном (1 — 150 мм в секунду) наибольшее применение нашел школьный (рис. 6), в котором барабан приводится в движение часовым механизмом через фрикционную передачу.
11). Рулон зажимают прижимным винтом. Верхний и нижний края бумаги у ее свободного конца приклеиваются к верхней и нижней крышкам барабана при
помощи полосок лейкопластыря или изоляционной ленты.
Запись на бумаге производят специальными чернилами. Их наливают глазной пипеткой в небольшую металлическую чашечку емкостью в 0,5 мл. От чашечки отходит трубочка с узким просветом (например, игла от шприца самого малого диаметра), по которому могут вытекать чернила.
е. через воздушную передачу.
Применяются рычажки первого и второго рода.
Примером первого может служить рычажок для регистрации сокращений сердца лягушки (рис. 13). В нем движения регистрирующего и короткого плеча совершаются в противоположных направлениях.
Примером рычажка второго рода является миограф, применяемый для регистрации мышечных сокращений (рис. 14). В нем направления движений регистрирующего и короткого плеча совпадают.
При замыкании тока электромагнит намагничивается и притягивает якорь, записывающий рычажок которого делает черточку на закопченной поверхности движущегося барабана. Обратное движение якоря при размыкании тока в цепи происходит при помощи прикрепленной к нему пружинки.
Электромагнитным отметчиком пользуются и для регистрации момента раздражения, а также начала или конца некоторых реакций организма.
Для удобства размещения регистрирующих рычажков на барабане кимографа лучше пользоваться двойным или тройным отметчиком, состоящим из двух или трех электромагнитов, смонтированных вместе.
17). Запись производится или писчиком, укрепленным на одной из вибрирующих ножек камертона, или при помощи электроотмет-
чика, вводимого последовательно в цепь источника тока и электрокамертона. В обоих случаях получают синусоидальную кривую, каждая волна которой соответствует периоду колебаний ножек камертона.
Практические указания. 1. При анализе кривой, записанной рычажком, следует помнить, что если регистрирующее плечо длиннее плеча, связанного е органом, то движение последнего регистрируется в увеличенном виде.
Краску всыпают небольшими порциями в воду, которую каждый раз взбалтывают. Затем все содержимое посуды в течение 15—20 минут энергично перемешивают, чтобы предупредить образование труднорастворимых сгустков. После этого добавляют спирт и глицерин, каждый раз взбалтывая образовавшуюся смесь.
4. Приборы для раздражения живых тканей электрическим током
Искусственное раздражение. В физиологическом эксперименте широко применяется методика искусственного раздражения организма в целом, а также его органов и тканей.
При разрядке реакция идет в обратном направлении.
Щелочной аккумулятор имеет ряд преимуществ перед кислотным: 1) нечувствителен к механическим толчкам благодаря прочности своей конструкции; 2) не выходит из строя при перезарядке и коротком замыкании; 3) не портится, когда от него берут ток большой силы. Однако коэффициент полезного действия (отношение энергии, затраченной при зарядке, к отдаваемой) щелочного аккумулятора гораздо меньший, чем у кислотного; э.
Аппарат работает от сети переменного тока 50 гц, напряжением 127 или
Блок-схема аппарата приведена на рисунке 23,5.
Задающий генератор (самовозбуждающийся мультивибратор) генерирует импульсы тока соответствующей частоты. Спусковая схема определяет длительность формируемых импульсов. Выходной усилитель, служащий для усиления амплитуды импульса, нагружен исследуемой живой тканью и сопротивлением, с которого снимается сигнал, поступающий на измеритель тока.
26) к клеммам металлических брусков (/ и 2) подходят 4 провода: два от вторичной обмотки (3) и два от электродов (4). Если мостик 5 поднят кверху, ток: от вторичной катушки идет к электродам. При соединении же-
брусков мостиком образуется короткое замыкание. Так как сопротивление мостика в сравнении с сопротивлением участка раздражаемой ткани между электродами ничтожно мало, ток идет через мостик, и в цепи электродов тока практически нет.
