华南师范大学实验报告
学生姓名：谭晓东 学号：20102501024
专 业：生物科学 年级、班级：10科四
课程名称：动物生理学实验 实验项目：家兔呼吸运动调节
实验类型：验证 实验时间：20##年5月7日
实验指导老师：黄俊柅 实验评分：
1. 实验目的
1.1学习测定兔呼吸运动的方法。
1.2学习记录膈肌放电的方法。
1.3观察并分析肺牵张反射以及影响呼吸运动的各种因素。
2. 实验原理
呼吸运动是呼吸肌的舒缩运动，是呼吸肌（胸壁上的肋间肌和隔肌）在神经系统控制下进行的有节律的收缩和舒张造成的。膈肌的收缩活动受来自中枢的传出神经支配，传出冲动的节律与频率，影响膈肌的收缩节律、频率与强度. 人体及高等动物的呼吸运动所以能持续地节律性地进行，是由于体内调节机制的存在。体内、外的各种刺激，可以直接作用于中枢或不同的感受器，反射性地影响呼吸运动，以适应机体代谢的需要。肺牵张反射是保证呼吸运动节律的机制之一。
3. 实验材料
3.1.实验对象：家兔
3.2.实验器材：兔手术台、常规手术器械、金冠剪、手术剪、手术刀、眼科镊、眼科剪、玻璃分针、棉花、纱布、棉线、小弯钩、烧杯、污物缸、塑料绳、长塑料管、棉签、20ml注射器、5ml注射器、1ml注射器、照明灯、保护电极、滑轮、支架、PowerLab生理实验系统、气管插管、张力传器感
3.3.实验试剂：麻醉剂（2%戊巴比妥钠 2ml/Kg ）、生理盐水、50mg/ml尼可刹米注射液
4. 实验步骤
4.1. 家兔麻醉固定：称重，耳缘静脉注射麻药，固定、剪颈部皮毛和胸部剑突位置皮毛。
4.2. 颈部气管及神经分离手术：钝性分离颈部肌肉等组织，暴露气管、穿线、手术刀手术剪T形切口，事先准备好的棉签将气管中的血块弄出，插好气管插管并结扎。分离双侧迷走神经，分别穿2线备用。
4.3. 剑突软骨分离手术：切开剑突位置皮肤约2cm，细心分离剑突软骨周边组织，暴露剑突软骨，剪断骨柄，保留骨柄下方膈肌与剑突相连。
4.4. 连接实验装置：连接好PowerLab实验装置，用棉线上的小弯钩勾住剑突，通过滑轮与张力换能器连接，调节好力度大小，设置调节通道2桥式放大器（5mV，10Hz）和刺激器（100脉冲，1V，1mS，40Hz）。
4.5. 记录家兔平静呼吸的运动曲线，观察家兔吸气和呼气时候对应的曲线方向。
4.6. 增加无效腔：插管一侧加上1米橡皮管，观察呼吸频率和幅度变化
4.7.增加气道阻力：夹闭气管插管其中一侧，另一侧用手指捏压，观察呼吸的变化
4.8. 肺的牵张反射实验：
（1）一侧气管胶管用20ml大注射器吸入20ml空气，待呼吸运动平稳后，夹闭气管插管的一侧胶管，在家兔吸气之末，用三个呼吸节律时间徐徐向家兔肺内注入20ml空气，观察记录呼吸运动曲线的变化。实验后立即打开夹闭的侧管。
（2）同法，于呼气之末用20ml注射器抽取肺内气体20ml（维持3个呼吸节律时间）观察呼吸的运动曲线。
（3）阻断迷走神经传导：同时结扎两侧迷走神经，重复步骤
（4）双节扎一侧迷走神经，剪断双侧迷走神经，分别刺激中枢端和外周端
4.9 静脉注射尼可刹米
4.10 气胸对呼吸的影响
三、实验结果
图1 家兔平静呼吸曲线和增大无效腔对家兔呼吸运动影响
说明增加无效腔后，家兔呼吸频率加快，呼吸程度加深。
图2 气道阻力对家兔呼吸运动影响
反映出呼吸肌收缩加强，但由于收缩时间的延长，因而表面上看是呼吸频率减弱。
图3 牵张反射对家兔呼吸运动影响，吸气末打气
吸气末打气，家兔呼吸强度稍有增大。
图4 牵张反射对家兔呼吸运动影响，呼气末抽气
呼气末抽气，家兔呼吸频率减弱，呼吸加深。
图5双结扎迷走神经后牵张反射对家兔呼吸运动影响
结扎双侧迷走神经，家兔呼吸加深，但呼吸频率变小。结扎双侧迷走神经后，肺牵张反射对呼吸作用没有影响。
图6 剪断双侧迷走神经，刺激中枢端对家兔呼吸运动的影响
剪断双侧迷走神经，刺激迷走神经中枢端，家兔的呼吸变得浅而快。
图7 剪断双侧迷走神经，刺激外周端对家兔呼吸运动的影响
剪断双侧迷走神经，刺激迷走神经外周端，家兔的呼吸不受影响。
图8 气胸对呼吸的影响
刺激后，呼吸加深，频率加快
四、实验现象分析
1、增大无效腔
增大无效腔后呼吸加深，频率加快。无效腔是指未进行气体交换的一部分肺泡容量，包括解剖无效腔和肺泡无效腔。且肺泡通气量=（潮气量﹣无效腔气量）×呼吸频率，所以当给家兔气管插管的侧管连接50cm长的胶管时，增大了解剖无效腔，使肺泡通气量减少，因此家兔通过调节增大潮气量即呼吸加深，增加呼吸频率是肺泡通气量保持不变，维持正常呼吸。
2、增加气道阻力
夹闭双侧管的方式来增大气道阻力，用这种方法切断了呼吸系统和外界的联系，制约肺通气的能力，导致呼吸系统中O2分压下降，CO2分压上升。这是因为O2无法供应且在不断的消耗，CO2的产生在不断占据肺内环境。C O2浓度的上升会降低内环境的PH值，刺激呼吸中枢，使呼吸加深。在呼吸曲线上，呼吸速率减慢。
3、肺牵张反射
向肺内注入20ml空气，同时夹闭气管插管的另一侧管，可观察到家兔的呼吸加深加快，这是由于吸入含有一定浓度的O2的混合气体后导致肺泡O2分压升高，从而使得动脉血O2分压也随之升高。此处O2引起呼吸兴奋主要是通过刺激外周化学感受器实现的。同时，外周化学感受器接受相关刺激并将该作用传导到脑干，该实验中表现为频率加快，幅度加大。
当呼气末用注射器抽取肺内气体时呈现出强烈的呼吸兴奋。这是由于抽取肺内气体导致动脉血O2分压下降，使肺通气增加，而使动脉血CO2分压也降低，，由此造成呼吸的兴奋。以上效应完全是通过刺激外周化学感受器所致。动脉血O2分压的降低对呼吸中枢本身的直接作用是抑制，而由于动脉血O2分压的轻度下降对呼吸的影响很弱。于是，动脉血CO2分压的下降在很大程度上抵消了低氧对呼吸的兴奋作用。所以呼吸曲线再次增大。
4、结扎迷走神经
迷走神经是肺牵张反射的传入神经，将其结扎后，阻断了肺牵张反射的传入通路，使肺的牵张反射作用减弱，出现吸气加深，呼吸频率变慢。
5、剪断两侧迷走神经后, 中断了肺牵张反射的传入通路, 使肺牵张反射的生理作用减弱, 出现吸气过深, 呼吸频率变慢。途中由于出现张力曲线的基线下移使得显示出的收缩曲线幅度没有多少变化，从后面的图中可以比较清楚的看到收缩的强度变大。而刺激迷走神经, 促进呼气与吸气相互转化, 呼吸频率就加快。
6、刺激迷走神经中枢端
电刺激迷走神经中枢端，可产生呼吸暂停。肺的牵张反射包括肺扩张后引起吸气活动的抑制，呼气加强，和肺缩小后引起呼气活动抑制，吸气加强的过程。这两种反射传入神经纤维都经由迷走神经传入中枢，调节呼吸运动。电刺激引起这两种纤维成分都同时持续兴奋，导致呼吸暂停。
7、刺激迷走神经外周端
刺激迷走神经外周端，呼吸运动的频率和强度都显著加强，因为在剪断的迷走神经外周端刺激，刺激信号直接传输到相关的效应器上，引起生理效应，在这里就表现为呼吸运动的加强、加快和膈肌放电时程的缩短和幅度加大。对比表明，对呼吸运动起正调节运动的神经元主要处于脑神经中枢部位，而在脊神经既有正调节神经元又有负调节神经元存在。迷走神经传出的刺激信号，主要是对呼吸运动起正调节作用。
8、气胸
破坏胸腔膜后，空气进入膜内，造成腔内负压消失，肺的回缩力消失而立即萎缩，呼吸立即变得急促，强度加大频率加快。
第二篇：家兔呼吸运动的调节
家兔呼吸运动的调节
【目的要求】
1.学习测定兔呼吸运动的方法。
2.学习记录膈肌放电的方法。
3.观察并分析肺牵张反射以及影响呼吸运动的各种因素。
【实验基本原理】
呼吸运动是呼吸肌的舒缩运动，是呼吸肌（胸壁上的肋间肌和隔肌）在神经系统控制下进行的有节律的收缩和舒张造成的。
膈肌的收缩活动受来自中枢的传出神经支配，传出冲动的节律与频率，影响膈肌的收缩节律、频率与强度.
人体及高等动物的呼吸运动所以能持续地节律性地进行，是由于体内调节机制的存在。体内、外的各种刺激，可以直接作用于中枢或不同的感受器，反射性地影响呼吸运动，以适应机体代谢的需要。
肺牵张反射是保证呼吸运动节律的机制之一。
血液中CO2分压的改变，通过对中枢性与外周性化学感受器的刺激及反射性调节，是保证血液中气体分压稳定的重要机制。
【实验动物与器材】
实验动物：家兔
实验工具：兔体手术台、常用手术器械、张力传感器、引导电极、计算机采集系统、气管插管、注射器、橡皮管
实验试剂：20%氨基甲酸乙酯、生理盐水
【实验方法与步骤】
1. 麻醉→背位固定→剪去颈部与剑突腹面的被毛→切开颈部皮肤，分离气管并插入气管插管→分离出双侧迷走神经，穿线备用。
气管务必分离干净，插管后务必扎紧，避免漏气
2. 剑突软骨分离术 切开胸骨下端剑突部位的皮肤，并沿腹白线再切开长约2cm的切口。细心分离剑突表面的组织，并暴露剑突软骨与骨柄。提起剑突，可见剑突随膈肌的收缩而自由运动。
3. 将系有剑突的金属钩钩于剑突中间部位，线的另一端系于张力传感器的应变梁上。
4. 开启计算机采集系统，接通张力传感器的输入通道，调节记录系统，使呼吸曲线清楚地显示在显示器
5. 记录膈肌放电.
【实验观察项目】
（1）记录正常的呼吸运动、膈肌放电曲线，注意分清呼气和吸气运动与曲线的方向。
（2）增加无效腔对呼吸运动的影响 将长约0.5m、内径1cm的橡皮管连于气管插管的一个侧管上，用止血钳夹闭另一侧管， 使无效腔增加，观察并记录呼吸运动的改变，一旦出现明显变化，则立即打开止血钳，去除橡皮管，待呼吸恢复正常。
（3）增加气道阻力对呼吸运动的影响：将气管插管的两个侧管同时夹闭数秒，观察呼吸变化。
(4)肺牵张反射 在气管插管的一个侧管上，连通一个20ml注射器，并吸入20ml空气。
待呼吸运动平稳后，在吸气末用相当正常呼吸时三个呼吸节律的时间，徐徐向肺内注入20ml空气，同时夹闭气管插管的另一侧管。注意观察呼吸节律的变化及呼吸运动的状态。实验后立即打开夹闭的侧管，待呼吸恢复正常。
同法，与呼气末用注射器抽取肺内气体，观察呼吸的状态有何变化。
（5）待呼吸运动恢复正常后，同时结扎颈部双侧迷走神经，观察并记录呼吸运动的变化。
（6）剪断双侧迷走神经，分别刺激迷走神经中枢端与外周端，观察并记录呼吸运动。
【实验结果以及分析】
实验评注：
呼吸中枢产生的节律性电活动,通过脊髓发出的膈神经和肋间神经传导到膈肌和肋间外肌,使之收缩和舒张产生规律的呼吸运动。膈肌位于胸腔与腹腔之间,构成胸腔的底。膈肌为主要的呼吸肌,收缩时,膈肌下降,胸腔容积增大,产生吸气;舒张时,膈肌上升恢复原位,胸腔容积减小,表现为呼气。膈神经或膈肌的放电情况能反映延髓呼吸中枢活动的强弱以及呼吸运动的强弱。所以膈肌放电的节律性应与呼吸的节律性是一致的,实验结果验证了这一点。
上图为张力传感器连于剑突出测得的张力变化曲线，反映的主要的是膈肌的变化，上升为收缩，下降为舒张。整体趋势和膈肌放电的变化同
无效腔包括解剖无效腔、生理无效腔。即不能进行气体交换的呼吸道。解剖无效腔包括从口、鼻至细支气管的整个呼吸道，既无呼吸上皮，又无肺循环血液供应，不能参与肺泡与血液之间的交换。每次吸气时，首先进入肺泡的是上次呼气之末存在呼吸道内的肺泡气，然后才是新吸入的空气；每次呼气时，首先呼出的是上次呼气之末充盈于呼吸道内的吸入气，然后才是肺泡气。因此，每次呼吸中最后吸入的充盈于呼吸道的这部分气体，恰是最先呼出的、未与肺泡气混合、未参与气体交换的气体，其量为解剖无效腔的容量。
实验中通过插管的方式增大无效腔，也就是减小了进入肺泡的潮气量，即每次的有效气体更新变小。效果促使O2分压下降，CO2 分压上升；使其反射性的调节使呼吸加深加快。所以膈肌放电的变化幅度加大，频率有微量增大。反映到膈肌的收缩曲线，由于收缩频率的增大，为了维持正常的肺部通气量，所以收缩强度减弱。
用夹闭双侧侧管的方式增大气道阻力实际上是在正常的呼吸中忽然阻断整个呼吸系统和外界的联系。直接影响是整个呼吸系统中的氧气分压降低，二氧化碳分压升高，原因是，氧气无法及时供给反而在不断消耗，而二氧化碳的产生在不断的占据整个气压环境。二氧化碳的浓度升高会引起内环境的氢离子浓度增大，刺激呼吸中枢，使得呼吸加强加深，在膈肌放电中反映的就是呼吸频率的减弱，而从张力感受图中反映呼吸肌收缩加强，表现在动物体上就是呼吸加深。由于收缩时间的延长，表面上看是呼吸速率减弱。所有的变化是在一个相对封闭的环境中，二氧化碳的溶解度较大，环境的压力会逐渐减弱，时间长了就会影响肺部的功能，所以要在很短的时间内完成实验，要将时间控制在数秒内。
该实验是向肺部吹起造成的肺部牵张反射。
向肺部吹气相当于使肺部发生扩张，这种扩张刺激了气管平滑肌的牵张感受器，冲动由迷走神经传入延髓，抑制吸气神经元，切断吸气，引起被动呼气。所以如果这次实验注入气体过久，气量过大，可能会使得呼吸停止在呼气的位置。
实验结果也显示了由于增大肺部的体积引起的膈肌收缩力的减弱和呼吸频率的减小。
该实验是从肺部吸气造成的肺部牵张反射。
从肺部吸气造成了肺部的萎缩，信号通过迷走神经传入呼吸中枢的程度减弱，对于吸气神经元的抑制程度减小，就会引起吸气神经元发生兴奋，增加呼吸的强度。
实验图中显示了从开始抽气到这种变化恢复的过程。出现了明显的呼吸强度的增大。
总结：肺牵张反射又叫黑-伯二氏反射，他的作用机理可能呼吸的一种自我调节机制。一般人正常呼吸时肺牵张反射的作用不大，而在家兔中这种反射的作用效果很明显。
这是由于迷走神经为肺牵张反射的传入神经, 参与呼气和吸气之间相互转化并维持呼吸的深度和频率。剪断两侧迷走神经后, 中断了肺牵张反射的传入通路, 使肺牵张反射的生理作用减弱, 出现吸气过深, 呼吸频率变慢。途中由于出现张力曲线的基线下移使得显示出的收缩曲线幅度没有多少变化，从后面的图中可以比较清楚的看到收缩的强度变大。而刺激迷走神经, 促进呼气与吸气相互转化, 呼吸频率就加快。
刺激剪断的迷走神经近心端（远中枢端），发现收缩曲线以及呼吸频率没有什么变化。
原因是刺激迷走神经实际是人为制造肺部的扩张信号，使之通过迷走神经传入呼吸中枢。由于迷走神经已经剪断，信号传不到中枢，也就成了无效信号，所以图中显示刺激前后没有变化。
注：由于剪断了双侧迷走神经，机体失去了对呼吸的正常调节机制，所以呼吸速率和强度都无法回到正常水平。
刺激迷走神经的远心端（外周神经端）出现了呼吸强度的明显下降，频率加快。
原因是这是的刺激和中枢之间没有阻碍，所以是有效刺激。剪断迷走神经的直接后果是失去了中枢的抑制，呼吸加深变慢。一旦给予刺激，冲动传入延髓抑制了吸气神经元的活动，使得吸气程度部分被抑制，一定程度上引起了被动的呼气，
综合起来使得呼吸的速率提高，呼吸的强度减弱。
由于迷走神经的传入神经也是复合神经干，所以在一定范围内这种变化的程度和刺激强度有关。
【实验注意事项】
1. 气管插管内壁必须清理干净后才能进行插管。
2. 气流不宜过急，以免直接影响呼吸运动，干扰实验结果。
3. 当增大无效腔出现明显变化后，应立即打开橡皮管的夹子，以恢复正常通气。
4. 经耳缘静脉注射乳酸要避免外漏引起动物燥动。
5. 每一项前后均应有正常呼吸运动曲线作为比较。