Eksperyment: Aktywuj współczulny układ nerwowy

Tło

większość naszych eksperymentów z ludzką fizjologią dotyczyła dobrowolnego układu nerwowego (neuronauki nerwowo-mięśniowej) lub percepcji (neuronauki sensorycznej); ale tutaj porozmawiamy o „mimowolnej” części układu nerwowego, autonomicznym układzie nerwowym. Autonomiczny układ nerwowy kontroluje rzeczy, których jesteśmy świadomi i nieświadomi, ale generalnie nie mamy zbyt dużej kontroli nad trawieniem, homeostazą, poceniem się, ciśnieniem krwi, tętnem i wieloma innymi. Tradycyjnie dzieli się na dwa systemy, podział współczulny (który aktywuje ukutą odpowiedź „walka lub ucieczka”) i podział przywspółczulny (który aktywuje również ukutą odpowiedź „odpoczynek i trawienie”).

możemy badać efekty współczulnej aktywacji nerwowej mierząc tętno. W naszym poprzednim eksperymencie serca obserwowaliśmy impulsy elektryczne serca i wzrost częstości akcji serca podczas ćwiczeń. Zagłębimy się trochę w fizjologię tętna i spróbujmy aktywować reakcję współczulnego układu nerwowego na „walkę lub ucieczkę”. Co się dzieje w „walka czy ucieczka?”Jak można sobie wyobrazić, w obliczu zagrożenia, powiedzmy, dużego cienia poruszającego się w nocy, tętno wzrasta, zaczyna się pocenie, wzrasta oddychanie, hamowane jest trawienie, rozszerzają się oczy i wiele innych rzeczy.

alternatywnie, przywspółczulny aktywuje odpowiedź „reszta i trawienie”, która wykonuje przeciwieństwo wszystkich rzeczy wymienionych powyżej (zmniejsza się tętno, trawienie aktywuje, zwiększa się ślinotok itp.). Wiele z tych reakcji zarówno w układzie współczulnym, jak i przywspółczulnym jest kontrolowanych przez hormony, które mogą być pomocne w myśleniu o „neuroprzekaźnikach”, ale które dostają się do krwiobiegu zamiast rozszczepu synaptycznego, aby znaleźć swoje cele, i zamiast czasów odpowiedzi 1 ms w mózgu, hormony mają czasy odpowiedzi w skali sekund do minut na wielu strukturach w ciele.

na przykład, gdy współczulny układ nerwowy jest aktywowany, przysadka mózgowa, która anatomicznie rozgałęzia się od podwzgórza w mózgu, uwalnia hormon adrenokortykotropowy (ACTH) do krwiobiegu, zwiększa poziom kortyzolu, powodując różne zmiany fizjologiczne, w tym wzrost częstości akcji serca. Jednocześnie nadnercza, zwoje nerwowe znajdujące się na nerkach, uwalnia noradrenalinę i ma podobny wpływ na serce.

aby aktywować współczulny układ nerwowy, użyjemy słynnego bodźca „ice water”. Jest to często używane w badaniach bólu, ponieważ ludzie mogą go tolerować, każdy wcześniej doświadczył zimnych rąk, nie jest przerażający i nie powoduje uszkodzeń psychicznych i jest dobrym bodźcem modelowym łatwym do replikacji w laboratoriach na całym świecie. Im dłużej trzymasz rękę w lodowatej wodzie, tym bardziej staje się ona bolesna, aktywując współczulny układ nerwowy, co doprowadzi do zwiększenia częstości akcji serca.

teraz zobaczmy to na własne oczy!

Downloads

zanim zaczniesz, upewnij się, że masz zainstalowany na komputerze Rejestrator Spike Brains. Program Backyard Brains Spike Recorder pozwala wizualizować i zapisywać dane na komputerze podczas wykonywania eksperymentów. Stworzyliśmy również prostą broszurę laboratoryjną, która pomoże Ci zestawiać dane w tabelach.

wideo

materiały do drukowania

Jeśli szukasz pliku PDF do wydrukowania i bazgrołu lub dokumentu google do edycji, sprawdź to repozytorium zasobów do drukowania tutaj!

procedura

tętno woda lodowa eksperyment

Uwaga Jeśli elektrokardiogram wydaje się dziwny (do góry nogami), wymień dwa czerwone klipsy aligatora na przeciwległe przedramiona.

jeśli powtórzysz wystarczająco dużo obserwacji, możesz wykonać test hipotez statystycznych. Wariant – reakcja nurkowa

podczas przygotowania do tego eksperymentu badamy również inny wpływ na tętno, zwany odruchem nurkowym. Kiedy lew foczy lub inny ssak morski nurkuje, jego tętno spada, a żyły i tętnice w tkankach obwodowych i kończynach kurczą się. Ogranicza to przepływ krwi do narządów niezwiązanych z nurkowaniem, zmniejsza zużycie tlenu w sercu i utrzymuje przepływ krwi do mózgu.

ale czy wiesz, że ta odpowiedź istnieje u wszystkich ssaków, w tym u Ciebie? Kiedy zimna woda styka się z twarzą i wstrzymujesz oddech, możemy zobaczyć „odruch nurkowy” jako spadek częstości akcji serca. Możemy zrobić wariacje, aby oddzielić efekty kontaktu wody z twarzą, a po prostu wstrzymać oddech.

: Zalecany jest nadzór instruktora podczas wykonywania tego eksperymentu w klasie

uwagi