Experiment: Aktiviere dein sympathisches Nervensystem
Hintergrund
Die meisten unserer humanphysiologischen Experimente haben sich mit dem freiwilligen Nervensystem (Neuromuskuläre Neurowissenschaften) oder der Wahrnehmung (sensorische Neurowissenschaften) befasst; aber hier werden wir über den „unwillkürlichen“ Teil des Nervensystems, das autonome Nervensystem, sprechen. Das vegetative Nervensystem steuert Dinge, die wir uns bewusst und unbewusst sind, aber im Allgemeinen nicht viel Kontrolle über Verdauung, Homöostase, Schwitzen, Blutdruck, Herzfrequenz und viele andere haben. Es ist traditionell in zwei Systeme unterteilt, die sympathische Teilung (die die geprägte „Kampf oder Flucht“ -Reaktion aktiviert) und die parasympathische Teilung (die die ebenfalls geprägte „Ruhe- und Verdauungsantwort“ aktiviert).
Wir können die Auswirkungen der sympathischen Nervenaktivierung durch Messung der Herzfrequenz untersuchen. In unserem vorherigen Herzexperiment beobachteten wir die elektrischen Impulse des Herzens und den Anstieg der Herzfrequenz während des Trainings. Gehen wir etwas tiefer in die Physiologie der Herzfrequenz ein und versuchen Sie, die „Kampf- oder Fluchtreaktion“ Ihres sympathischen Nervensystems gezielt zu aktivieren. Was passiert in „Kampf oder Flucht?“ Wie Sie sich vorstellen können, steigt bei einer Bedrohung, beispielsweise einem großen Schatten, der sich in der Nacht bewegt, die Herzfrequenz, das Schwitzen beginnt, die Atmung nimmt zu, die Verdauung wird gehemmt, die Augen weiten sich und viele andere Dinge.
Alternativ aktiviert der Parasympathikus die „Rest and Digest“ -Reaktion, die das Gegenteil aller oben aufgeführten Dinge bewirkt (Herzfrequenz sinkt, Verdauung aktiviert, Speichelfluss nimmt zu usw.). Viele dieser Reaktionen sowohl im sympathischen als auch im parasympathischen System werden von Hormonen gesteuert, die hilfreich sein können, um sie als „Neurotransmitter“ zu betrachten, die jedoch anstelle der synaptischen Spalte in den Blutkreislauf gelangen, um ihre Ziele zu finden, und anstelle von Reaktionszeiten von 1 ms Im Gehirn haben Hormone Reaktionszeiten im Bereich von Sekunden bis Minuten auf mehrere Strukturen im Körper.
Wenn beispielsweise das sympathische Nervensystem aktiviert wird, setzt die Hypophyse, die anatomisch vom Hypothalamus im Gehirn abzweigt, adrenocorticotropes Hormon (ACTH) in den Blutkreislauf frei, erhöht den Cortisolspiegel und verursacht verschiedene physiologische Veränderungen, einschließlich einer Erhöhung der Herzfrequenz. Gleichzeitig setzt die Nebenniere, ein Nervenganglion an den Nieren, Noradrenalin frei und hat eine ähnliche Wirkung auf das Herz.
Um Ihr sympathisches Nervensystem zu aktivieren, verwenden wir den berühmten „Eiswasser“ -Stimulus. Dies wird oft in Schmerzstudien verwendet, da Menschen es tolerieren können, jeder schon einmal kalte Hände erlebt hat, es ist nicht beängstigend und führt nicht zu psychischen Schäden und ist ein gutes Modell, das in Labors auf der ganzen Welt leicht zu replizieren ist. Je länger Sie Ihre Hand in Eiswasser halten, desto schmerzhafter wird es und aktiviert Ihr sympathisches Nervensystem, was zu einer Erhöhung der Herzfrequenz führt.
Jetzt sehen wir es selbst!
Downloads
Bevor Sie beginnen, stellen Sie sicher, dass Sie den Backyard Brains Spike Recorder auf Ihrem Computer installiert haben. Mit dem Backyard Brains Spike Recorder-Programm können Sie die Daten bei Experimenten auf Ihrem Computer visualisieren und speichern. Wir haben auch ein einfaches Laborhandout erstellt, mit dem Sie Ihre Daten tabellarisch darstellen können.
Video
Druckmaterialien
Wenn Sie ein PDF zum Drucken und Kritzeln oder ein Google Doc zum Bearbeiten suchen, schauen Sie sich dieses Repository mit Druckressourcen an hier!
Vorgehensweise
Herzfrequenz-Eiswasserexperiment
Während wir für dieses Experiment eingerichtet sind, untersuchen wir auch einen anderen Effekt auf die Herzfrequenz, den sogenannten Tauchreflex. Wenn ein Robbenlöwe oder ein anderes Meeressäugetier taucht, nimmt seine Herzfrequenz ab und die Venen und Arterien in peripheren Geweben und Gliedmaßen ziehen sich zusammen. Dies begrenzt den Blutfluss zu Organen, die nicht mit dem Gehirn in Verbindung stehen, reduziert den Sauerstoffverbrauch des Herzens und hält den Blutfluss zum Gehirn aufrecht.
Aber wussten Sie, dass diese Antwort bei allen Säugetieren existiert, auch bei Ihnen? Wenn kaltes Wasser Ihr Gesicht berührt und Sie den Atem anhalten, können wir den „Tauchreflex“ als Abnahme der Herzfrequenz sehen. Wir können Variationen durchführen, um die Auswirkungen von Wasserkontakt auf das Gesicht zu trennen, anstatt einfach den Atem anzuhalten.
Herz Rate Tauchen Antwort Experiment
Hinweis: Die Aufsicht des Lehrers wird empfohlen, wenn Sie dieses Experiment im Klassenzimmer durchführen
Anmerkungen
Science Fair Project Ideas
Da diese Experimente relativ einfach und schnell durchzuführen sind, können Sie schnell einen großen Datensatz in Ihrer Familie oder Schule generieren. Gibt es Unterschiede zwischen Sportlern und Menschen mit normaler oder geringer Fitness? Gibt es Unterschiede im Alter, Unterschiede zwischen männlichen und weiblichen Studenten usw. Glückliche Statistiken!
Wir haben zuvor die Wirkung von Bewegung auf die Herzfrequenz untersucht. Warum sollte oder würde diese durch Eis verursachte Stressreaktion die Herzfrequenz durch andere physiologische Mechanismen als durch Bewegung erhöhen?