Порядок виконання роботи. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторної роботи №3

Дослідження систем управління з пероральним методом

Введення зовнішнього речовинного сигналу

з дисципліни: “Біологічні та фізіологічні системи керування”

Розробив: Загоруйко Л.В., к.т.н., доцент

^{(підпис) (П І Б, посада)}

Затверджено на засіданні кафедри ПМБА

протокол №___ від “___” _______200__р.

Зав. Каф. ПМБА __________ С.М. Злепко

Вінниця

Мета роботи: Отримати уявлення про особливості керуючих речовинних сигналів та їх вплив на функціонування біологічних систем, визначити особливості перорального методу введення зовнішнього речовинного сигналу.

Короткі теоретичні відомості.

Хімічні процеси відіграють надзвичайно важливу роль у функціонуванні біологічних систем. За допомогою біологічно-активних речовин (наприклад, гормони) здійснюється синхронізація та корекція даних процесів, визначається інтенсивність та напрямок їх протікання, тощо. Оскільки біологічні структури мають тісні речовинні зв’язки з навколишнім середовищем (отримання “будівельного” матеріалу та енергії хімічних зв’язків ззовні), то відповідно й сама речовина є носієм певної інформації, а значить виступає в ролі керуючого сигналу.

Дію речовинних керуючих сигналів можна охарактеризувати такими властивостями:

- структура речовини та її хімічний склад по різному впливають на біологічні об’єкти (наприклад, дія С₂Н₅ОН в незначних концентраціях призводить до сп’яніння, а дія СН₃ОН таких же концентрацій – до смертельних наслідків);

- дія залежить від дози (концентрації);

- під дією речовинних сигналів управління в біологічних структурах спостерігається кумулятивний ефект (накопичення дії);

- істотну роль грає шлях надходження в організм керуючого речовинного сигналу (від нього можуть залежати і особливості дії на організм);

- організм виявляє адаптивні властивості відносно діючого речовинного фактора (компенсація, біотрансформація), зменшуючи або компенсуючи його вплив, він здатен повертати (виводити) речовину в навколишнє середовище, зменшуючи тим самим вплив;

- важлива роль при цьому відводиться такому важливому фактору, як час.

Опис лабораторної установки (принцип роботи, структурна схема, тощо).

Система для дослідження біологічної системи з пероральним методом введення зовнішнього сигналу управління включає кардіо-моніторну систему CardioCap, яка дозволяє фіксувати частоту серцевих скорочень, мікрокомп’ютерний комплекс “Пациент”, до функцій якого входить вимірювання артеріального тиску, та власне об’єкт дослідження – людину. Структура системи наведена на рис. 1.

Порядок виконання роботи.

3.1 Підготувати до роботи активну речовину, яка буде прийматися пацієнтом перорально, тобто, всередину через травну систему (наприклад, каву).

3.2 Пацієнт (один із студентів групи) повинен сісти на стілець, вибравши для цього найбільш зручне положення (дослідження може проводитись 1-2.5 години, в залежності від адаптивних властивостей організму).

3.3 Переконатися в надійному заземленні кардіомонітору CardioCap, оскільки відсутність заземлення може сприяти появі артефактів, які істотно можуть вплинути на хід експерименту.

3.4 Накласти на пацієнта кардіографічні та манжету вимірювання артеріального тиску.

3.5 Ввімкнути CardioCap та комютерний комплекс “Пациент”. Дати їм прогрітися близько 10-15 хв.

3.6 Спостерігаючи за показами ЧСС на екрані кардіомонітору зафіксувати момент, з якого ЧСС практично не змінюється (відмінність між показами не більше 1-2 одиниць). Виміряти в цей момент значення АТ. Якщо процес вимірювання АТ буде істотно впливати на ЧСС (відхилення більше ніж на 5 одиниць, то від вимірювання АТ доведеться відмовитись).

3.7 Досягти стабілізації значень АТ. Дати пацієнту випити активної речовини (кави), вказавши перед цим в табл. 1 приблизну її кількість (в чайних ложках або в грамах) та кількість води, якщо вона є.

3.8 Зафіксувати момент введення речовинного сигналу управління та занести його до табл. 2

3.9 Через кожні 5 хвилин слід знімати дані про ЧСС, АТ (можна через 10 хв) та заносити їх до табл. 2.

3.10 Повторно проведіть дослід для випадку додаткового введення (приймання) речовинного сигналу керування для дослідження процесу кумуляції дії фактора (п. 3.7).

3.11 Через проміжок часу (коли контрольний показник досягне максимуму – див. табл. 2) знову введіть керуючий сигнал аналогічної до попереднього випадку дозі. Дані занесіть до табл. 3.

АТ

РСУ (ІІ) (Р_сист, Р_діаст)

Р

4 ЕКГ ЧСС

Рис.1 Структурно – функціональна схема системи для дослідження біологічної системи з пероральним методом введення зовнішнього сигналу управління: РСУ (П) – зовнішній речовинний сигнал управління (вводиться перорально); Р – тиск; АТ – артеріальний (Р_сист, Р_діаст – систолічний та діастолічний) тиск; ЧСС – частота серцевих скорочень.

Таблиця1

Таблиця 2

Експериментальні дані про поведінку БСУ при пероральному методі

введення зовнішнього речовинного сигналу управління

Таблиця 3

Експериментальні дані про поведінку БСУ при повторному

введенні іншого речовинного сигналу управління

3.12 По закінченню експерименту вимкніть прилади.

Завдання до роботи.

4.1 Підготуйте відповіді на теоретичні запитання.

4.2 Побудуйте згідно табл. 2, графіки залежності ЧСС, АТ від часу. Визначте час запізнення t_з (час з моменту введення речовини до появи максимального ефекту), час адаптації t_а (час від максимального значення показника, до моменту часу, де значення показника співпадає з початковим).

4.3 З табл. 2 визначте теоретичний кумулятивний ефект:

ТКЕ=n*P_max,

де n – кількість повторних введень речовини однакової дози, (n=2);

P_max – максимальна реакція біосистеми на одиничне збурення (в даному випадку – ЧСС).

4.4 В табл. 3 знайдіть максимальне значення параметру (ЧСС) – реакцію організму на повторну дію (ЕЗ). Визначте адаптаційну здатність організму до дії вказаного фактора за формулою:

Адапт=(ТКЕ-ЕЗ)/ТКЕ

4.5 Зробіть висновки по роботі.

5. Контрольні питання.

5.1 Що таке пероральний метод введення зовнішнього речовинного сигналу? В чому його особливості прояву (дії)?

5.2 Що таке експериментально-теоретичний метод виявлення адаптації при діях, які повторюються? На яких основних припущеннях він базується?

5.3 Що таке теоретичний кумулятивний ефект? Як його визначити?

5.4 В чому полягає специфіка дії хімічних речовин на біологічні структури? Від чого залежить величина порушень та час відновлення?

5.5 Що розуміють під поняттям доза – динамічний ефект і за яких умов це поняття має зміст?

Література.

1. Методы математической биологии. Книга 7. Методы анализа и синтеза биологических систем управления /Под ред. Ю.Г. Антомонова/.

К.: Вища школа, 1983. – С. 128-145, С. 196-231.

Поиск по сайту: