交流 直流 1

（4）滤波功能 时间常数 （高通滤波） 滤波频率 （低通滤波） 2

①干扰信号 3

干扰信号来源： 电极极化引起的电极电位 电极极化电压数百mV，电极电位为直流成分，用直流放大器时，信号直流成分被干扰，在高放大倍数时，使放大器饱和 电磁辐射干扰 50Hz市电干扰信号，供仪器设备、照明等使用的电源，其50Hz及其谐波通过仪器、辐射等途径干扰生物电信号，其干扰信号的频率与生物电的频率重叠 生物电信号的相互干扰 肌电、皮肤电干扰心电，心电、皮肤电干扰脑电等

U（t)=A Σansin(2πfnt+φn) 重复周期： T ②信号的频率特性 任何一个信号都可以用一正弦函数来描述。即可以由一正弦波和其谐波叠加而成 U（t)=A Σansin(2πfnt+φn) 重复周期： T 基频：1/T fn = n/T 直流信号：f=0 交流信号：f≠0 5

f(ωt) = AΣansin(2πfnt+φn) 1/3 sin3 ωt+ 1/5 sin 5ωt + 1/7sin7 ωt+ 信号的频率特性 f(ωt) A ωt π 2π f(ωt)=4A/π（sinωt+ f(ωt) = AΣansin(2πfnt+φn) 重复周期： T 基频：f=1/T fn = n/T=nf 2πf=n ω 1/3 sin3 ωt+ 1/5 sin 5ωt + 1/7sin7 ωt+ 1/9sin9 ωt+ 1/11sin11 ωt …+1/39sin39 ωt …+1/75sin75 ωt+…) T= 2π/ n ω f =1/T 6

1+2+3+4+5+6次谐波 狗主动脉脉压波 1基波 2次谐波 3次谐波 4次谐波 5 6

③高通滤波 频率高于转折频率fL的信号被放大，频率低于fL的信号被衰减 Ui/Us 0.7071 放大器 fL=1/2  Uo Us Ui Ii Ri C 放大器  =RiC Ui=URI=Us× Ri Ri+1/j 2f C f 0 1/ j 2f C  Ui 0 8

高通滤波器的滤波作用－衰减低频信号 Ui/Us 0.7071 C Ii Us Ui Uo Ri f =2f fL=1/2   =RiC ＝1s fL=0.159Hz ＝0.1s fL=1.592Hz ＝0.01s fL=15.92Hz 不同时间常数的滤波效果 9

10

④低通滤波 频率低于转折频率fH的信号被放大，频率高于fH的信号被衰减 Ui/Us 0.7071 Uo Us Ui Ii R C fH＝ 1/ 2RC Ui=UC=Us× 1/ j 2f C R+1/j 2f C f   1/ j 2f C 0 Ui 0 11

低通滤波器的作用－衰减高频信号 Ui/Us 0.7071 不同滤波频率的滤波效果 R Ii Us Ui Uo C f 1/ jC R+1/jC =2f fH=1/2 RC 不同滤波频率的滤波效果 12

（4）生物信号采集处理系统的滤波功能 时间常数 （高通滤波） 滤波频率 （低通滤波） 14

（6）零点校正和定标 ①零点校正 消除空载偏移 换能器零点漂移、仪器零点漂移 零点校正：实验前进行零点校正 ①零点校正 消除空载偏移 换能器零点漂移、仪器零点漂移 零点校正：实验前进行零点校正 在实验记录过程中，零点校正不能再次使用，并保持参数不变 15

（2）定标：量的标定和单位转换 张力换能器定标 用砝码 血压换能器定标 用水银检压计 呼吸流量换能器定标 用容积积分法 张力换能器定标 用砝码 血压换能器定标 用水银检压计 呼吸流量换能器定标 用容积积分法 电信号定标 用信号发生器 17

7、刺激器参数设置 刺激器

（7）刺激器 ①刺激参数 U(V) 主周期 主周期 间隔=50、100、500 … 脉冲数=1、2、3 … 重复次数=1、2、3…连续 波宽 T(ms) U(V) 强度 刺激 脉冲 波间隔 延时 延时 触发 脉冲 主周期 主周期 间隔=50、100、500 … 脉冲数=1、2、3 … 重复次数=1、2、3…连续

②刺激模式 将刺激脉冲按一定的主周期、脉冲数、波间隔等参数编组成某种特定脉冲序列，这种特定脉冲序列称刺激模式

⑤刺激器设置

③同步触发 刺激脉冲 延迟 触发脉冲 22

5、多道生理信号采集处理系统使用 （1）参数设置

（2）数据测量 实时测量 系统实时监测显示实验对象的主要观察指标，同时采集和保存信号数据 静态测量 系统在数据记录完毕后，对数据进行分析

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课后作业：下载系统软件和数据，了解系统功能，作数据分析练习

三、实验动物基本知识 27

实验用动物（animal for reseach）是指一切能用于科学实验的动物，其中除实验动物外，还包括野生动物、经济动物和观赏动物 实验动物（laboratory animal）是指经人工培育，对其携带微生物实行控制，遗传背景明确，来源清楚，可用于科学实验、药品、生物制品的生产和检定及其它科学研究的动物 实验用动物（animal for reseach）是指一切能用于科学实验的动物，其中除实验动物外，还包括野生动物、经济动物和观赏动物 28

善待实验动物 医学研究 实验动物 动物遭遇 生理或心理伤害、死亡 法律 善待实验动物 《关于善待实验动物的指导性意见》（科技部2006年） 医学研究 实验动物 动物遭遇 生理或心理伤害、死亡 法律 善待实验动物 《关于善待实验动物的指导性意见》（科技部2006年） 规定： 1．有益于科学技术的创新与发展、教学及人才培养等 2．倡导“减少、替代、优化”（“3R”原则） 3．免遭不必要的伤害、饥渴、不适、惊恐、折磨、疾病和疼痛，受到良好的管理与照料 4．不得戏弄或虐待实验动物 29

实验动物福利 5．应将动物的惊恐和疼痛减少到最低程度。避免无关人员进入 6．有创实验，必须进行有效麻醉，恢复期镇痛、护理、饮食调理 7．温和保定，善良抚慰，减少痛苦和应激反应 8．处死时，须实施安死术，现场不宜有其他动物在场 9．选择“仁慈终点”，避免延长动物承受痛苦的时间 10．灵长类动物仅限于非用灵长类动物不可的实验。除非伤病不能治愈而备受煎熬者，猿类灵长类动物原则上不予处死，实验结束后单独饲养，直至自然死亡 30

（二）实验动物的种类 蟾蜍（Toad） 蟾蜍属两栖动物，其一些基本生命活动与哺乳动物近似，其离体组织和器官所需的生理环境比较简单 婚垫 雄蟾 雄蟾 雌蟾 蟾蜍属两栖动物，其一些基本生命活动与哺乳动物近似，其离体组织和器官所需的生理环境比较简单 蟾蜍常用于神经生理、肌肉生理、心脏生理，微循环、水肿等实验 31

小鼠（Mouse ) 小鼠被广泛的用于生物学、医学、兽医学、生理学、遗传学、药理、毒理、肿瘤、放射性、食品、生物制品等的科研、生产和教学 32

大鼠（Rat ) 大鼠应用于生理学、药理学、免疫学，内分泌学、神经生理、营养学、传染病、肿瘤和肝外科等的研究 33

豚鼠（Guinea pig ) 常用于免疫学、微生物学、传染病学、听觉生理、实验性坏血症等研究 34

家兔(Rabbit ) 常用于免疫学、肿瘤、实验生理学、生殖生理、遗传性疾病等的方面的研究，制造生物制品 35

猫（Cat） 猫的神经系统和循环系统较发达，与人很相似。常用于神经、循环和呼吸方面的实验 36

犬(Dog ) Beagle 常用于基础医学、药理、毒理学、实验外科学、行为学、肿瘤学等方面研究 37

猪(Pig) 常应用于皮肤烧伤、肿瘤学、免疫学、心血管及糖尿病、遗传性和营养性疾病、移植、外科手术等方面的研究 38

（三）实验动物的分类 1.按遗传学特征分类 近交系 近交系一般是指采用20代以上全同胞兄弟妹妹或亲子（子女与年青的父母）进行交配，而培养出来的遗传基因纯化的品系（F＝98.6% ） 杂交一代 由两个近交系杂交产生的子一代称为杂交一代。它既有近交系动物的特点，又获得了杂交优势 封闭群 在同一血缘品系内，不以近交方式，而进行随机交配繁衍，经五年以上育成的相对维持同一血缘关系的种群 39

突变品系 在育种过程中，由于单个基因的突变，或将某个基因导入，或通过多次回交“留种”，而建立一个同类突变品系，此类个体中有具同样遗传缺陷或病态 非纯系 即一般任意交配繁殖的杂种动物。杂种动物具有旺盛的生命力，适应性强，繁殖率高，生长快，易于饲养管理。个体差异大，反应性不规则，实验结果的重复性差。但其中包含有最敏感的与最不敏感的两种极端的个体 40

（三）实验动物的分类 2.按微生物学分类 实验动物所带的一些病原体不但影响动物本身，更重要的是影响了试验的准确性。为了保证实验的准确性、可重复性，必须对实验动物所携带的其他生物体加以控制 普通动物（Conventional animals ,CV） 又称一级动物，是微生物控制要求中最低的一个级别的动物，要求不带有动物烈性传染病和人畜共患病原体 41

清洁动物（Clean animals ,CL） 又称二级动物，除不带有普通动物应排除的病原体外，还不应携带对动物危害大和对科学实验干扰大的病原体 无特殊病原体动物（Specific pathogens free animal，SPF动物） SPF动物又称三级动物，除不带有普通动物、清洁动物应排除的病原体外，还应排除有潜在感染或条件性致病的病原体，以及对实验干扰大的病原体 无菌动物（Germfree animals，GF）和悉生动物（Gnotobiotic animals，GN） 四级动物。无菌动物是指采用当前的技术手段无法在动物体表、体内检出一切其他生物体 42

3.实验动物级别对科研实验结果影响的比较 GF SPF CL CV 传染病 无 未知 寄生虫 试验结果 明确 有疑问 用动物数 少 较少 多或大量 统计价值 很好 可能好 较好 不准确 长期实验 好 困难 死亡率 很少 高 长期实验成活率 100% 90% 80% 40% 实验标准设计 可能 不可能 结果讨论价值 很高 较高

（ 四）实验动物的种、系选择 实验动物的种属选择选择 不同种属的动物对于同一实验处理因素的反应不尽相同。医学研究尽可能选择其结构、功能和代谢特点接近于人类的动物 如：豚鼠易于致敏，常用于过敏反应或变态反应的研究；家兔体温变化灵敏，常用于发热、热原检定、解热药和过热的实验。狗、大鼠、 家兔常用于高血压的研究 实验动物品系的选择 同一种属动物的不同品系，对同一刺激的反应也有很大差异 44

个体的选择 同一品系的实验动物，对同一刺 激物反应存在着个体差异。年龄、体重、性别、生理状态和健康情况不同，往往导致对同一刺激的不同结果 个体的选择 同一品系的实验动物，对同一刺 激物反应存在着个体差异。年龄、体重、性别、生理状态和健康情况不同，往往导致对同一刺激的不同结果 敏感性：幼年>老年>成年 10～28周龄小鼠 老年小鼠 血糖升高 氯丙嗪 血糖降低 5～6周龄的雄性大鼠 5～6周龄的雌性大鼠 有镇痛效果 麦角新碱 无镇痛效果 动物血压高 动物血压低 降压 降压药 不降压 45

四、动物实验技术

动物实验技术 是进行动物实验时的各种实验方法和操作技术 动物实验技术 是进行动物实验时的各种实验方法和操作技术 （一）实验方法 1.急性动物实验方法 特点：短时间内观察机体和器官的功能和代谢变化 优点：时间短,效率高,条件易控制 缺点：非自然生活状态 2.慢性动物实验方法 特点：较长时期内观察机体的的功能和代谢变化 优点：接近自然生活和生理状态，结果比较真实 缺点：时间长，条件难控制，干扰因素多

（二）动物实验操作技术 1.实验器械 （1）蛙类手术器械 （2）哺乳类手术器械

1.实验器械 （1）蛙类手术器械 （2）哺乳类手术器械

2.动物实验基本操作方法 （1）手术器械使用（网络视频教学） （2）蟾蜍的基本操作（网络视频教学） （3）小鼠的基本操作（网络视频教学） （4）家兔的基本操作（网络视频教学） 课后作业： 自学蟾蜍坐骨神经干制备、手术器械使用视频

51

（三）动物麻醉 1、局麻 局部麻醉指在用药局部可逆性地阻断感觉神 经冲动的发出和传导，在动物意识清醒的条件下 用药局部感觉消失 1、局麻 局部麻醉指在用药局部可逆性地阻断感觉神 经冲动的发出和传导，在动物意识清醒的条件下 用药局部感觉消失 2、全麻 全麻可使动物意识和感觉暂时不同程度的消 失。麻醉动物肌肉充分松弛、感觉完全消失、反 射活动减弱

3、麻醉的基本原则 （1）麻醉剂量 不同动物个体对麻醉药的耐受性是不同的。 在麻醉过程中，除参照一般药物用量标准外，还必须密 切注意动物的状态，以决定麻药的用量 （2）麻醉深浅 根据呼吸的深度和快慢、角膜反射的灵敏度 和有无四肢和腹壁肌肉的紧张性以及皮肤夹捏反应等进 行判断。当呼吸突然变深变慢、角膜反射的灵敏度明显 下降或消失，四肢和腹壁肌肉松弛，皮肤夹捏无明显疼 痛反应时，应立即停止给药

3、麻醉的基本原则 （3）静脉注药时应坚持先快后慢的原则，一般给药应先一次推入总量的2/3，待观察动物的行为，若已达到所需的麻醉深度，则不一定全部给完所有药量 （4）补充麻醉 麻醉过浅，可临时补充麻醉药，一次注射剂量不宜超过总量的1/5，且须经一定时间后才能补充

4、常用麻醉剂 麻醉剂 剂量 维持时间 副作用 戊巴比妥钠 30~50mg/kg 2~4h 抑制呼吸、血压降低 氨基甲酸乙脂 1g/kg 浅表血管扩张 氯醛糖 55~80mg/kg 3~4h 刺激动物易引起抽搐 水合氯醛 250~350mg/kg 2~3h

五、实验设计与统计 专业设计：按照专业思路考虑，确定实验技术路线和方法 统计学设计：按照统计学原理和方法，控制实验误差，改善实验有效性，保证专业设计布局的合理性和实验结果的可靠性 要根据以下几个要素合理设计实验

（一）实验设计的三大因素 1.受试对象（实验动物） （1）对施加处理的敏感性 （2）动物的生物学特性要接近人类 （3）动物的种属极其生理特点适合于复制稳定可靠模型 如：发热模型：家兔；休克模型：狗；大鼠不能呕吐 （4）其它 种系、营养、健康、年龄、体重、 性别

（一）实验设计的三大因素 2.处理因素（设置处理因素） （1）主要因素 单因素，复因素 （2）处理因素的强度（水平） 效应 （1）主要因素 单因素，复因素 （2）处理因素的强度（水平） （3）处理因素的标准化 数量、质量的一致性（药物成分、厂家、批号、给药方式、次数、剂量、间隔等） （4）控制非处理因素的干扰

（一）实验设计的三大因素 3.实验效应 （实验指标） 在实验观察中用于反映研研对象中某些可被检测仪器或研究者感知的特征和现象标志 （1）实验指标的选择 ①特异性 高血压~ 舒张压 心肌收缩力~室内压 ②客观性 数字、图形表示的客观标志 ③灵敏性 ④重现性 重复性好 ⑤可行性 ⑥认可性

（一）实验设计的三大因素 （2）实验资料的效率与统计 ①计量资料 有连续量变的资料。 ①计量资料 有连续量变的资料。 实验效率较高，实验要求的例数可较少，统计描述主要为x s，统计检验主要为方差（F）检验、t检验 ②计数资料 有或无（阴性、阳性） 实验效率较低，实验要求的例数较多，统计描述主要为率，统计检验主要为2 检验

（3）数据的测量与分析 ①最大效应 取最大效应的数据进行比较分析 ②平均效应 取稳定部分数据或高、中、低平均 ③时间效应 按一定的时序测量各时点的效应数据，按对应时点等比较分析 ④稳态效应 作用趋于稳定时的数据进行分析

（二）实验设计的三大原则 1.对照原则 比较的基准就是对照 齐同对比原则：实验组与对照组除了特定的处理因素外，其余条件相同 （1）空白对照 不对受试对象作任何处理 （2）实验对照 不进行实验特定的处理，其余处理相同 （3）自身对照 对照与处理为同对象(抽样误差小、后效应) （4）阳性对照 用现有的标准方法或典型同类药物作为对照 （5）相互对照 处理组间互为对照 （6）历史对照

（二）实验设计的三大原则 2.随机原则 随机 使每个实验对象在接受不同（分组）处理时具有相等的机会，减少抽样误差 实验设计的方法： 随机 使每个实验对象在接受不同（分组）处理时具有相等的机会，减少抽样误差 实验设计的方法： 完全随机化设计 配对设计 ….

（二）实验设计的三大原则 3.重复原则 可靠的实验应能在相同条件下重复出来(重现性)，要求实验要有一定的例数(重复数) 重复：重现性、重复数 （1）重现性 用统计学中显著性检验的值来衡量： A>B p<0.05 表示差异在统计学上有显著意义，不可重现的概率小于5% p<0.01 表示差异在统计学上有非常显著性意义，不可重现的概率小于1% p>0.05 表示差异在统计学上无显著意义，不可重现的概率大于5%

（2）重复数(实验例数) 重复数过少不行，不能反映真实情况；重复数过多也不必要 动物的生物差异较小，处理因素的强度较大，指标 较敏感，设备先进，实验者技术熟练，计量资料，两组例数相同，大动物，较好的实验设计，可减少重复数 动物实验每组基本例数估计 动物种类 计量资料 记数资料 小动物(蛙、小鼠、大鼠) ≥10 ≥30 中等动物(豚鼠、兔) ≥6 ≥20 大动物(猫,猴、犬) ≥5

    样本含量估计的计算方法 t和t是检验水准与第Ⅱ内误差概率相对应的t值 S为总体标准差的估计值 定量反应的样本含量估计 样本均数与总体均数比较（或配对比较） n= （t-t）S    2 t和t是检验水准与第Ⅱ内误差概率相对应的t值 S为总体标准差的估计值 =2- 1，为研究者提出的差值， 2为实验结果的总体均数， 1为已知总体均数 两样本均数比较所需样本含量的估计 n1=n2=2 （t-t）S    2 为两均数之差值 蒋仲荪.医学科研设计及SPSS软件应用.浙江大学出版社

√ （三）生理科学实验常用统计 1、计量资料的统计描述和显著性检验 （1）计量资料的统计描述 平均数 说明一组观察值的平均水平或集中趋势数 平均数 说明一组观察值的平均水平或集中趋势数 X = Σx n 标准差 表示观察值分布的离散程度 S= ΣX2 —(ΣX)2/n √ n — 1

（三）生理科学实验常用统计 （2）计量资料的显著性检验 检验步骤 建立“检验假设” 假设所比较的样本来自相同的总体 建立“检验假设” 假设所比较的样本来自相同的总体 选择和计算统计量 如选择t值为统计量 确定概率 用计算或查t值表确定P值 判断结果 P>0.05 差别无显著性，0.05>P>0.01差别有显著性，P<0.01差别有高度显著性。

（三）生理科学实验常用统计 例 某医院观察了同年龄的健康人与心肌梗塞病人的血脂蛋白含量， 25名健康人为 491 mg± 138.5 mg/100 ml； 23名病人为 672.3 mg ± 350.7 mg/100 ml，能否认为心肌梗塞病人的血脂蛋白含量与健康人不同 建立“检验假设” ：健康人与病人的脂蛋白的含量 选择统计量： 选择t值 计算概率 计算结果 p <0.01 判断结果 p<0.01 差别有高度显著性。

（三）生理科学实验常用统计 （2）计量资料的显著性检验 配对资料t 检验 x p<0.01, 治疗后与治疗前比较 某地l0名高血压病人用某种中草药治疗前后的血压变化 治疗前后 舒张压（mmHg） x 治疗前 115 110 129 109 110 116 116 116 120 104 116 90 108 87 92 90 110 120 88 96 114.5 99.7 治疗后 p<0.01, 治疗后与治疗前比较

（2）计量资料的显著性检验 两样本均数的比较t 检验

（三）生理科学实验常用统计 2、计数资料的统计描述和显著性检验 （1）计数资料的统计描述 P= A(+) A(+) + A(-) ×100% 率 SP = P(1-P) N 标准误

（三）生理科学实验常用统计 （2）计数资料的显著性检验 两样本率差异的显著性检验 2 检验

六、实验报告格式及内容 1、实验报告题目 实验报告可用实验讲义上的题目，也可自己根据实验内容拟定 2、作者署名 第一作者、第二、第三等作者 1、实验报告题目 实验报告可用实验讲义上的题目，也可自己根据实验内容拟定 2、作者署名 第一作者、第二、第三等作者 蟾蜍神经干动作电位的实验研究 张三，李四，王五 （浙江大学2009级八年制临床医学专业1级1组，浙江 杭州 310058）

3．摘要 结构式摘要，按目的、方法、结果、结论格式书写 结果用文字、统计描述和统计结果表述 4．引言或背景 主要介绍实验的背景、与本实验相关的研究情况及意义等引言一般为200~300字

5．材料和方法 材料方法部分应根据实验现场情况撰写 （1）实验对象 实验动物的种类、品系、性别、年龄和健康情况，人体性别、体重、年龄等 （2）仪器 名称、生产厂商，实验仪器系统的组成方法及参数 （3）药品和试剂 药品和试剂的名称、规格、剂型和生产厂商 （4）方法 实验环境和条件的控制，样品的制备方法、实验动物的饲养条件，药物、试剂的配置过程和方法。实验对象的分组及处理，实验主要步骤、操作方法 （5）数据记录 观察方法和指标，数据记录方式 （6）统计学分析 数据的表示方法和统计方法

6．结果 （1）文字叙述 针对观察项目，用文字、统计描述、统计结果逐一列出结果。进行不同处理项比较，应将不同处理项的结果合并列出 （2）图、表 正文中采用经过统计处理的图、表。图表应标注图序、图题、表序和表题，图、表中数据的有效位数应一致，上下行数字的位数应对齐，统计结果的标注要规范 （3）原始数据 以表格形式记录的实验原始数据，经过编辑标注的原始记录曲线、照片等及对图、表的说明文字，放在报告的附录部分，该项内容是必不可少的

7.讨论 （1）对实验结果的各种资料、数据、现象等进行综合归纳分析，阐明实验现象的规律或机制。对关键或重要的理论要表明依据，引用文献要恰当，不要大段的引用原文 （2）讨论要注意论述的逻辑性。从实验结果出发，综合分析得出处理因素的作用或实验现象的规律，再阐明其机制。 （3）对实验过程中遇到的问题、差错和教训要分析原因，提出解决问题的方法。该项陈述放在讨论的最后

8．参考文献 参考文献不能省略。标注方法为在引用句末根据引用顺序用上标序号:[1] 9．缩略词 第一次出现时给出该词的中文和英文全称及缩略词:肾上腺素（adrenaline, Adr）

谢谢