Esperimento: Attiva il tuo Sistema Nervoso simpatico
Background
La maggior parte dei nostri esperimenti di fisiologia umana si sono occupati del sistema nervoso volontario (Neuroscienze neuromuscolari) o della percezione (Neuroscienze sensoriali); ma qui parleremo della parte “involontaria” del sistema nervoso, il sistema nervoso autonomo. Il sistema nervoso autonomo controlla le cose che siamo entrambi consapevoli e inconsapevoli, ma in genere non hanno molto controllo over-digestione, omeostasi, sudorazione, pressione sanguigna, frequenza cardiaca, e molti altri. È tradizionalmente diviso in due sistemi, la divisione simpatica (che attiva la risposta “lotta o fuga” coniata) e la divisione parasimpatica (che attiva la risposta “riposo e digestione” anche coniata).
Possiamo studiare gli effetti dell’attivazione nervosa simpatica misurando la frequenza cardiaca. Nel nostro precedente esperimento cardiaco abbiamo osservato gli impulsi elettrici del cuore e l’aumento della frequenza cardiaca durante l’esercizio. Andiamo un po ‘ più in profondità nella fisiologia della frequenza cardiaca e cerchiamo di attivare specificamente la risposta “lotta o fuga” del sistema nervoso simpatico. Cosa succede in ” lotta o fuga?”Come potete immaginare, se di fronte a una minaccia, diciamo, una grande ombra che si muove nella notte, la frequenza cardiaca aumenta, inizia la sudorazione, aumenta la respirazione, la digestione è inibita, gli occhi si dilatano e molte altre cose.
In alternativa, il parasimpatico attiva la risposta “riposo e digestione”, che esegue l’opposto di tutte le cose sopra elencate (la frequenza cardiaca diminuisce, la digestione si attiva, la salivazione aumenta, ecc.). Molte di queste reazioni sia simpatico e parasimpatico sistemi sono controllati da ormoni, che può essere utile pensare a come “neurotrasmettitori”, ma che entrano nel flusso sanguigno, invece di fessura sinaptica a trovare i loro obiettivi, e invece di tempi di risposta di 1 ms nel cervello, ormoni hanno tempi di risposta nella scala di secondi, minuti su più strutture del corpo.
Per esempio, quando il sistema nervoso simpatico è attivato, la ghiandola pituitaria, che anatomicamente si dirama dell’ipotalamo nel cervello, rilascia ormone Adrenocorticotropo (ACTH) nel flusso sanguigno, aumenta i livelli di cortisolo, causando vari cambiamenti fisiologici tra cui aumento della frequenza cardiaca. Allo stesso tempo, la ghiandola surrenale, un ganglio neurale situato sui reni, rilascia norepinefrina e ha un effetto simile sul cuore.
Per attivare il sistema nervoso simpatico, useremo il famoso stimolo “acqua ghiacciata”. Questo è spesso usato negli studi sul dolore in quanto gli esseri umani possono tollerarlo, ognuno ha sperimentato mani fredde prima, non è spaventoso e non provoca danni psicologici, ed è un buon modello di stimolo facile da replicare nei laboratori di tutto il mondo. Più a lungo tieni la mano nell’acqua ghiacciata, più diventa dolorosa, attivando il tuo sistema nervoso simpatico, che porterà ad un aumento della frequenza cardiaca.
Ora vediamo per noi stessi!
Download
Prima di iniziare, assicurarsi di avere il Backyard Brains Spike Recorder installato sul computer. Il programma Backyard Brains Spike Recorder ti consente di visualizzare e salvare i dati sul tuo computer quando fai esperimenti. Abbiamo anche costruito una semplice dispensa di laboratorio per aiutarti a tabulare i tuoi dati.
Video
Materiali di stampa
Se stai cercando un PDF da stampare e scarabocchiare o un documento Google da modificare, dai un’occhiata a questo repository di risorse di stampa qui!
Procedura
Frequenza cardiaca Esperimento di acqua ghiacciata
Mentre siamo pronti per questo esperimento, esaminiamo anche un altro effetto sulla frequenza cardiaca, chiamato riflesso subacqueo. Quando un leone di foca o altri mammiferi marini si tuffa, la sua frequenza cardiaca diminuisce e le vene e le arterie nei tessuti periferici e negli arti si contraggono. Questo limita il flusso di sangue agli organi non correlati all’immersione, riduce il consumo di ossigeno del cuore e mantiene il flusso di sangue al cervello.
Ma sapevi che questa risposta esiste in tutti i mammiferi, incluso te? Quando l’acqua fredda entra in contatto con il viso e trattieni il respiro, possiamo vedere il “Riflesso subacqueo” come una diminuzione della frequenza cardiaca. Possiamo fare variazioni per separare gli effetti del contatto con l’acqua sul viso contro semplicemente trattenere il respiro.
Frequenza cardiaca Diving Risposta Esperimento
Nota: La supervisione dell’istruttore è consigliata quando si fa questo esperimento in classe
Note
Science Fair Idee di progetto
Dal momento che questi esperimenti sono relativamente facili da fare in fretta, è possibile generare rapidamente un set di dati di grandi dimensioni nella vostra famiglia o la scuola. Ci sono differenze tra atleti e persone con livelli normali o bassi di fitness? Ci sono differenze di età, differenze tra studenti maschi e femmine, ecc. Statistiche felici!
Abbiamo precedentemente studiato l’effetto dell’esercizio della frequenza cardiaca. Perché questa risposta allo stress causata dal ghiaccio aumenterebbe o meno la frequenza cardiaca attraverso diversi meccanismi fisiologici rispetto all’esercizio fisico?