Eksperiment: Aktiver Ditt Sympatiske Nervesystem

Bakgrunn

De fleste av våre menneskelige fysiologieksperimenter har behandlet det frivillige nervesystemet (Nevromuskulær Nevrovitenskap) eller oppfatning (Sensorisk Nevrovitenskap); men her vil vi snakke om den «ufrivillige» delen av nervesystemet, det autonome nervesystemet. Det autonome nervesystemet styrer ting vi er både klar over og uvitende om, men generelt har ikke mye kontroll over – fordøyelse, homeostase, svette, blodtrykk, hjertefrekvens og mange andre. Det er tradisjonelt delt inn i to systemer, sympatisk divisjon (som aktiverer laget» fight or flight » respons) og parasympatiske divisjon (som aktiverer også laget «hvile og fordøye» respons).

vi kan studere effekten av sympatisk nervøs aktivering ved å måle hjertefrekvensen. I vårt tidligere hjerteeksperiment observerte vi hjertets elektriske impulser og økningen i hjertefrekvensen under trening. La oss gå litt dypere inn i hjertefrekvensfysiologi og prøv å spesifikt aktivere ditt sympatiske nervesystems» kamp eller fly » – respons. Hva skjer i » fight or flight?»Som du kan forestille deg, hvis du står overfor en trussel, si en stor skygge som beveger seg om natten, øker hjertefrekvensen, svette begynner, respirasjon øker, fordøyelsen hemmes, øynene utvides og mange andre ting.

Alternativt aktiverer parasympatisk» rest and digest » – responsen, som utfører det motsatte av alle de ovennevnte tingene(hjertefrekvensen minker, fordøyelsen aktiveres, salivasjon øker, etc). Mange av disse reaksjonene i både sympatiske og parasympatiske systemer styres av hormoner, noe som kan være nyttig å tenke på som «nevrotransmittere», men som går inn i blodet i stedet for det synaptiske spaltet for å finne sine mål, og i stedet for responstider på 1 ms i hjernen, har hormoner responstider i skalaen fra sekunder til minutter på flere strukturer i kroppen.

for eksempel når det sympatiske nervesystemet er aktivert, hypofysen, som anatomisk grener av hypothalamus i hjernen, utgivelser Adrenokortikotropt hormon (ACTH) i blodet, øker kortisolnivået, forårsaker ulike fysiologiske endringer, inkludert hjertefrekvensøkning. Samtidig frigjør binyrene, en nevral ganglion som ligger på nyrene, norepinefrin og har en lignende effekt på hjertet.

for å aktivere ditt sympatiske nervesystem, bruker vi den berømte «isvann» stimulansen. Dette brukes ofte i smertestudier som mennesker kan tolerere det, alle har opplevd kalde hender før, det er ikke skummelt og resulterer ikke i psykisk skade, og er en god modell stimulans lett å replikere i laboratorier rundt om i verden. Jo lenger du holder hånden i isvann, jo mer smertefullt blir det, aktiverer ditt sympatiske nervesystem, noe som vil føre til økt hjertefrekvens.

la oss nå se det for oss selv!

Nedlastinger

før du begynner, sørg For At Du har Backyard Brains Spike Recorder installert på datamaskinen. Backyard Brains Spike Recorder-programmet lar deg visualisere og lagre dataene på datamaskinen din når du gjør eksperimenter. Vi har også bygget en enkel lab utdeling for å hjelpe deg å tabulere dine data.

Video

Skriv Ut Materialer

hvis DU leter ETTER EN PDF til å skrive ut og skrible på, eller en google doc til å redigere, sjekk ut dette depotet av utskriftsressurser her!

Prosedyre

Puls Isvann Eksperiment

  • Fyll en pastakanne eller stor bøtte 3/4 full med is.
  • Tilsett kaldt vann. Legg merke til at du lager isvann, ikke vann med is i den. Isvannet vil sikre at blandingen alltid er i likevekt ved 32° F (0° C).
  • Plasser elektrode patch klistremerker på øvre underarmene, og en på baksiden av hånden.
  • Koble den røde alligator klipp av oransje kabel med elektrodene på øvre underarmene, og bakken alligator klippet til bakken elektroden på baksiden av hånden.
  • Koble den oransje kabelen Til Hjertet Og Hjernen SpikerShield, og koble Hjertet Og Hjernen SpikerShield til datamaskinen via USB.
  • Sett opp SpikeRecorder-programvaren for å begynne å ta opp hjertefrekvensen. Dette gjøres ved å koble Ditt Hjerte Og Hjerne SpikerShield til datamaskinen via USB-port, slå på strømledningen støy hakk filter på 60 Hz (USA) eller 50 Hz (Europa, Sør-Amerika) avhengig av hvilket land du bor i, og de generelle band-pass filtre fra 1-100 Hz. Gå inn i terskelmodus, klikk på hjerteikonet, og flytt terskelen til du kan isolere og beregne hjertefrekvensen.
  • Merk hvis elektrokardiogrammet virker rart (opp ned), bytt de to røde alligatorklemmene til motsatte underarmer.
  • trykk på opptaksknappen, skriv ned hjertefrekvensen til vennen du tar opp fra, da…
  • La vennen din legge hånden i isvannet, men la de øvre underarmene bli utsatt slik at elektrodene ikke er nedsenket. Vent Til vennen din rapporterer at stimulansen blir smertefull nok til at han eller hun kan » knapt tolerere det.»
  • Skriv ned hjertefrekvensen.
  • Gjenta flere ganger for å få et gjennomsnitt (se handout).
  • hvis du gjentar nok observasjoner, kan du gjøre statistisk hypotesetesting. Variant-Dykkeresponsen

    Mens vi er satt opp for dette eksperimentet, undersøker vi også en annen effekt på hjertefrekvensen, kalt dykkerefleksen. Når en sel løve eller andre marine pattedyr dykk, reduseres hjertefrekvensen, og venene og arteriene i perifere vev og lemmer kontrakt. Dette begrenser blodstrømmen til organer som ikke er relatert til dykket, reduserer oksygenforbruket i hjertet, og opprettholder blodstrømmen til hjernen.

    men visste du at dette svaret finnes i alle pattedyr, inkludert deg? Når kaldt vann kontakter ansiktet ditt og du holder pusten, kan vi se «Dykkerefleksen» som en reduksjon i hjertefrekvensen. Vi kan gjøre variasjoner for å skille ut effekten av vannkontakt på ansiktet mot bare å holde pusten.

    Respons Eksperiment For Pulsdykking

    Notat: Instruktør Tilsyn anbefales når du gjør dette eksperimentet i klasserommet

  • Dump ut isvannet i potten over og erstatt det med mer tolerabelt kaldt / kaldt vann.
  • Ta opp hvilepulsen.
  • La motivet holde pusten og dyppe ansiktet under vann så lenge motivet er komfortabelt i stand til.
  • Følg hjertefrekvensen. Betyr det avta, og deretter øke når motivet fjerner hans / hennes hode fra karet med vann og begynner å puste igjen?
  • nå har motivet bruk en snorkel.
  • Gjenta forsøkene, men la motivet holde ansiktet under vannet, men puste gjennom snorkelen.
  • endrer hjertefrekvensen på samme måte som når motivet holdt pusten under vann?
  • til Slutt måler du hjertefrekvensen, og bare spør motivet om å holde pusten i stedet for å senke ansiktet under vann. Du bør legge merke til at hjertefrekvensen går ned og deretter kort stige igjen ved retur til normal pust. Var det mer eller mindre dramatisk enn da ansiktet var nedsenket under vann?
  • Notater

  • vi takker vår trenings-og muskelfysiologikollega Brian L. Tracy For å beskrive dette eksperimentet til Oss under Society For Neuroscience 2016-konferansen.
  • ordet «autonom», som betyr ufrivillig, er relatert til ordet «autonom», som betyr uavhengig.

    Science Fair Project Ideas

    siden disse forsøkene er relativt enkle å gjøre raskt, kan du raskt generere et stort datasett i familien eller skolen. Er det forskjeller mellom idrettsutøvere og personer med normal eller lav kondisjon? Er det forskjeller i alder, forskjeller mellom mannlige og kvinnelige studenter, etc. Glad Statistikk!

    vi har tidligere studert effekten av trening av hjertefrekvens. Hvorfor ville eller ville ikke denne stressresponsen forårsaket av is øke hjertefrekvensen gjennom ulike fysiologiske mekanismer enn trening?



  • Legg igjen en kommentar

    Din e-postadresse vil ikke bli publisert.