Experiment: aktivera ditt sympatiska nervsystem

Bakgrund

de flesta av våra mänskliga fysiologiexperiment har behandlat det frivilliga nervsystemet (neuromuskulär neurovetenskap) eller uppfattning (sensorisk neurovetenskap); men här kommer vi att prata om den ”ofrivilliga” delen av nervsystemet, det autonoma nervsystemet. Det autonoma nervsystemet styr saker vi är både medvetna och omedvetna om men har i allmänhet inte mycket kontroll över – matsmältning, homeostas, svettning, blodtryck, hjärtfrekvens och många andra. Det är traditionellt uppdelat i två system, den sympatiska uppdelningen (som aktiverar det myntade ”fight or flight”-svaret) och den parasympatiska uppdelningen (som aktiverar det också myntade ”rest and digest” – svaret).

Vi kan studera effekterna av den sympatiska nervaktiveringen genom att mäta hjärtfrekvensen. I vårt tidigare hjärtexperiment observerade vi hjärtans elektriska impulser och ökningen av hjärtfrekvensen under träning. Låt oss gå lite djupare in i hjärtfrekvensfysiologi och försöka specifikt aktivera ditt sympatiska nervsystems ”fight or flight” – svar. Vad händer i ” fight or flight?”Som du kan föreställa dig, om du står inför ett hot, säg en stor skugga som rör sig på natten, ökar hjärtfrekvensen, svettningen börjar, andningen ökar, matsmältningen hämmas, ögonen utvidgas och många andra saker.

alternativt aktiverar det parasympatiska svaret” vila och smälta”, vilket utför motsatsen till alla ovanstående saker (hjärtfrekvensen minskar, matsmältningen aktiveras, salivation ökar, etc). Många av dessa reaktioner i både de sympatiska och parasympatiska systemen styrs av hormoner, vilket kan vara till hjälp att tänka på som ”neurotransmittorer” men som kommer in i blodomloppet istället för den synaptiska klyftan för att hitta sina mål och istället för svarstider på 1 ms i hjärnan har hormoner responstider i skalan sekunder till minuter på flera strukturer i kroppen.

till exempel, när det sympatiska nervsystemet aktiveras, frigör hypofysen, som anatomiskt förgrenar sig från hypotalamus i hjärnan, adrenokortikotropiskt hormon (ACTH) i blodomloppet, ökar kortisolnivåerna, vilket orsakar olika fysiologiska förändringar inklusive hjärtfrekvensökning. Samtidigt frigör binjurarna, en neural ganglion som ligger på njurarna, norepinefrin och har en liknande effekt på hjärtat.

för att aktivera ditt sympatiska nervsystem använder vi den berömda” isvatten ” – stimulansen. Detta används ofta i smärtstudier eftersom människor kan tolerera det, alla har upplevt kalla händer tidigare, det är inte läskigt och leder inte till psykisk skada och är en bra modellstimulans lätt att replikera i laboratorier runt om i världen. Ju längre du håller handen i isvatten, desto mer smärtsamt blir det, aktiverar ditt sympatiska nervsystem, vilket leder till en ökning av hjärtfrekvensen.

låt oss nu se det själv!

nedladdningar

innan du börjar, se till att du har Backyard Brains Spike Recorder installerad på din dator. Backyard Brains Spike Recorder-programmet låter dig visualisera och spara data på din dator när du gör experiment. Vi har också byggt en enkel lab handout för att hjälpa dig tabulera dina data.

Video

utskriftsmaterial

om du letar efter en PDF-fil att skriva ut och klottra på, eller ett google-dokument att redigera, kolla in det här arkivet med utskriftsresurser här!

procedur

hjärtfrekvens isvatten Experiment

notera om elektrokardiogrammet verkar konstigt( upp och ner), byt ut de två röda alligatorklämmorna till motsatta underarmar.

Om du upprepar tillräckligt med observationer kan du göra statistisk hypotesprovning. Variant-Dykresponsen

medan vi är inställda för detta experiment undersöker vi också en annan effekt på hjärtfrekvensen, kallad dykreflexen. När en sällejon eller andra marina däggdjur dyker, minskar hjärtfrekvensen och venerna och artärerna i perifera vävnader och lemmar dras samman. Detta begränsar blodflödet till organ som inte är relaterade till dyket, minskar syreförbrukningen i hjärtat och upprätthåller blodflödet till hjärnan.

men visste du att detta svar finns i alla däggdjur, inklusive dig? När kallt vatten kommer i kontakt med ditt ansikte och du håller andan kan vi se ”dykreflexen” som en minskning av hjärtfrekvensen. Vi kan göra variationer för att skilja ut effekterna av vattenkontakt i ansiktet kontra att bara hålla andan.

Pulsdykningsresponsexperiment

Obs: Instruktörsövervakning rekommenderas när du gör detta experiment i klassrummet

anteckningar