Háttér
A legtöbb emberi élettani kísérletünk az akaratlagos idegrendszerrel (Neuromuszkuláris idegtudomány) vagy az érzékeléssel (Érzékszervi idegtudomány) foglalkozott; itt azonban az idegrendszer “akaratlan” részéről, a vegetatív idegrendszerről lesz szó. A vegetatív idegrendszer olyan dolgokat irányít, amelyeknek tudatában és tudatában is vagyunk, de általában nem sok kontrollunk van felettük – emésztés, homeosztázis, izzadás, vérnyomás, szívverés és sok más. Hagyományosan két rendszerre osztják, a szimpatikus részre (amely a “harcolj vagy menekülj” elnevezésű választ aktiválja) és a paraszimpatikus részre (amely a szintén elnevezésű “pihenj és eméssz” választ aktiválja).
A szimpatikus idegrendszer aktiválásának hatásait a szívfrekvencia mérésével tanulmányozhatjuk. Korábbi szívkísérletünkben megfigyeltük a szív elektromos impulzusait és a szívfrekvencia növekedését terhelés közben. Menjünk egy kicsit mélyebbre a szívritmus fiziológiájában, és próbáljuk meg konkrétan aktiválni a szimpatikus idegrendszer “harcolj vagy menekülj” válaszát. Mi történik a “harcolj vagy menekülj” során? Képzelheti, hogy ha fenyegetéssel szembesülünk, mondjuk egy éjszaka mozgó nagy árnyékkal, a pulzusszám megemelkedik, izzadás kezdődik, a légzés fokozódik, az emésztés gátlódik, a szem kitágul, és még sok más dolog.
A paraszimpatikus aktiválja a “pihenés és emésztés” választ, amely a fent felsorolt dolgok ellenkezőjét hajtja végre (a pulzusszám csökken, az emésztés aktiválódik, a nyálelválasztás fokozódik stb). Mind a szimpatikus, mind a paraszimpatikus rendszerben számos ilyen reakciót hormonok irányítanak, amelyeket hasznos lehet “neurotranszmittereknek” tekinteni, de amelyek a szinaptikus hasadék helyett a véráramba jutnak, hogy megtalálják a célpontjukat, és az agyban az 1 ms-os válaszidő helyett a hormonok válaszideje másodpercektől percekig terjedő skálán mozog a test több struktúrájában.
Például, amikor a szimpatikus idegrendszer aktiválódik, az agyalapi mirigy, amely anatómiailag a hipotalamuszból ágazik ki az agyban, adrenokortikotrop hormont (ACTH) bocsát ki a véráramba, megnöveli a kortizolszintet, ami különböző fiziológiai változásokat okoz, beleértve a szívritmus emelkedését. Ezzel párhuzamosan a mellékvese, a veséken található idegi ganglion noradrenalin szabadul fel, és hasonló hatást gyakorol a szívre.
A szimpatikus idegrendszer aktiválásához a híres “jeges víz” ingert fogjuk használni. Ezt gyakran használják a fájdalomvizsgálatokban, mivel az emberek elviselik, mindenki tapasztalt már hideg kezeket, nem ijesztő és nem okoz pszichés károsodást, és jó modell stimulus, amelyet könnyű megismételni a világ laboratóriumaiban. Minél tovább tartjuk a kezünket a jeges vízben, annál fájdalmasabbá válik, ami aktiválja a szimpatikus idegrendszert, ami a pulzusszám emelkedéséhez vezet.
Most pedig nézzük meg magunknak!
Letöltések
Mielőtt elkezdenénk, győződjünk meg róla, hogy a Backyard Brains Spike Recorder telepítve van a számítógépen. A Backyard Brains Spike Recorder program lehetővé teszi az adatok megjelenítését és elmentését a számítógépen, amikor kísérleteket végez. Egy egyszerű laboratóriumi kézikönyvet is készítettünk, amely segít az adatok táblázatba foglalásában.
Video
NYomtatott anyagok
Ha egy PDF-et keresel, amelyet kinyomtathatsz és firkálhatsz, vagy egy google doc-ot, amelyet szerkeszthetsz, nézd meg a nyomtatott források tárházát itt!
Eljárás
Szívritmus jégvizes kísérlet
Miközben beállítjuk ezt a kísérletet, megvizsgálunk egy másik, a szívfrekvenciára gyakorolt hatást is, az úgynevezett merülési reflexet. Amikor egy fókaoroszlán vagy más tengeri emlős merül, a szívverése csökken, és a perifériás szövetek és végtagok vénái és artériái összehúzódnak. Ez korlátozza a merüléshez nem kapcsolódó szervek vérellátását, csökkenti a szív oxigénfogyasztását, és fenntartja az agy vérellátását.
De tudtad, hogy ez a reakció minden emlősben létezik, így benned is? Amikor hideg víz érintkezik az arcoddal, és visszatartod a lélegzeted, a “búvárreflexet” a pulzusszám csökkenéseként észlelhetjük. Változatokat végezhetünk, hogy elkülönítsük a vízzel való érintkezés hatását az arcon, szemben az egyszerű légzés visszatartásával.
Szívritmus búvárválasz kísérlet
Megjegyzés: Oktatói felügyelet ajánlott, ha ezt a kísérletet az osztályteremben végezzük
Jegyzetek
Science Fair Project Ideas
Mivel ezek a kísérletek viszonylag könnyen és gyorsan elvégezhetők, gyorsan nagy adathalmazt hozhat létre a családban vagy az iskolában. Vannak-e különbségek a sportolók és a normál vagy alacsony kondíciójú emberek között? Vannak-e különbségek az életkor, a férfi és női tanulók közötti különbségek stb. Boldog statisztikát!
Korábban tanulmányoztuk az edzés hatását a pulzusszámra. Miért növelné vagy nem növelné a jég okozta stresszválasz a pulzusszámot más fiziológiai mechanizmusokon keresztül, mint a testmozgás?