第二章 生理心理学实验仪器设备及器械

一、常用实验仪器

（一）立体定位仪

立体定位仪是用来固定实验对象并将电极定位的仪器。世界上第一台脑立体定位仪是由两位英国人Sir Victor Horsley和Robert Henry Clarke于1908年研制成功的，他们为了对小脑的深部结构进行刺激而研制了此仪器。脑立体定位仪（stereotaxic ap-paratus）也称立体定向器（stereotaxic instrument），其中stereo是“立体”的意思，而taxic是“指向”的意思。因为仪器是由Horsley和Clarke两人首创的，所以也称为Horsley-Clarke仪器。

作为著名的神经外科专家，Horsley和Clarke还都有很高的艺术修养，所设计的定位仪，结构非常复杂、精巧，但当时并未引起很高的重视。直到1930年后，美国著名的神经解剖学家Ranson深刻认识到这个技术的优越性，大力加以推广，并用它作了大量的研究工作，后来他又与芝加哥大学的Kittle合作，对原仪器加以改进，制成多架这种仪器。在我国，立体定位仪引进也比较早，1933年朱鹤年和卢于道就已经使用Kittle所制造的仪器进行科研，他们的文章发表在1937年《中国生理杂志》上。

自第一台立体定位仪问世以来，距今已有百余年的历史，其设计和制作有了很大的发展，总的趋势是部件更少，结构更简单。近年来，又增加了电脑控制的微电极推进器，使其定位更准确，功能更全面。

立体定位仪在神经生理、神经解剖、生理心理学等学科中应用广泛。具体地说，可以利用它定位准确的功能完成以下工作：较准确地对脑深部的细小结构——神经核团进行刺激、损毁，注射药物；引出某一局部结构的电活动；用同心圆电极进行推挽灌流，动态中测定脑内代谢物等。

立体定位仪的结构原理是利用动物颅骨表面的某些解剖标志，如前囟、后囟、矢状缝、人字缝、外耳道中心连线、眶下缘中央部、上门齿根等部位，同脑内某一结构的相对固定的关系，从外部某点确定脑内部各结构的位置。首先，以毫米为单位，用空间直角坐标借助动物脑图谱描述脑内部某结构所在的空间位置。然后，将动物的头部用头部固定器按一定部位为固定点固定起来（晃动在0.2mm以内）。将电极架准确牢固地装在主框上，电极移动架的下部装有电极夹板，使电极准确插入脑内某一指定结构。

立体定位仪的种类较多，根据其结构原理，现在使用的立体定位仪可分为两类：

（1）直线式（rectilinear）或称三平面式（triplanar）。它是以三个假想的彼此相互垂直的三个平面，组成空间直角坐标。脑深部的某一微小结构，可以按这一坐标系统加以定位。在使用时从电极移动架上的刻度，可读出电极尖端的三维坐标数值。这类定位仪主要用于猴、狗、猫、兔、鼠等动物的实验研究。

（2）赤道式（equatorial）。它由两个互成直角的圆弧梁构成，电极沿两弧的方向移动，通过坐标确定脑内某一结构的准确位置。赤道式定位仪多用于人类的脑外科手术。

我国自1959年开始自行设计制造用于动物实验的江湾型立体定位仪，后又发展为江湾Ⅰ型和江湾Ⅱ型两种。根据制作先后及改进过程，Ⅰ型又分为A, B, C三种，现在国内使用的以C型居多。下面简单介绍江湾Ⅰ型-C（图2-1）的结构和使用方法。

1．主要结构

立体定位仪主要由主框、电极移动架、头部固定器三部分组成。

（1）主框是由方棱条杆构成的U形框架，横梁上有中点记号，两臂有完全对称的毫米刻度。主框四角的高度可以调节。

（2）电极移动架以三个移动滑尺组成，可前后、左右、上下三方向移动，按图谱通过移动滑尺来定位。在上下移动的滑尺上固定电极。移动的范围：上下、左右为50mm，前后为30mm。这个范围一般可用于4kg以下的猫、3.5kg以下的兔，最小至120g以上的鼠。

（3）头部固定器主要包括耳杆固定柱（对称地装在主框的两臂）和上颌固定器（固定在上框横梁的中点）。猫、兔、鼠的头颅大小不同可更换不同的头部固定器。

2．操作程序

（1）仪器校验。立体定位仪经过搬动或长期不用后，使用前必须检验有关故障并加以校验，主要包括以下内容：

① 电极移动架各滑尺是否保持直角；

② 电极移动架支柱应与上下移动滑尺平行；

③ 头部固定器的小框与主框应平行；

④ 各衔接部、螺丝、滑尺须拧紧；

⑤ 主框两臂应平行，如不平行，应用水平仪进行调整。另外，两耳杆的尖端接触点应在正中线。

（2）以大鼠为例的应用。由于大鼠的头形变异较小，用于定位实验较准确。常用的大鼠虽种系不太纯，但体重150～350 g之间者均可选用。在同一组实验中最好选体重相近的，这样鼠脑的大小相差也不致太大。

固定鼠头虽以两外耳道中心点连线及上门齿根部为准，但在规定水平标准面时，各个图谱有所不同，在此以de Groot图谱做一说明：该图谱规定要求耳杆中心应低于上门齿根部（即仪器的门齿槽上缘）5mm。具体操作如下：

① 插入耳杆：将耳杆插入麻醉大鼠两外耳道内（注意外耳道方向），并使两耳杆上的刻度相同，旋紧螺丝固定，让鼠头不会松动。

② 调节门齿板：放松上颌固定器上的螺丝及门齿板下部旋钮，将门齿板与耳杆对齐，按所用图谱要求调整门齿板与耳杆中心连线的高度距离，之后旋紧固定螺丝，不得变动，以保证鼠头部的固定角度符合图谱要求。在大鼠的耳部固定好后，将鼠的上门齿套入门齿板中固定，再将眼眶括压在眼眶下缘，将动物从两侧方夹紧，然后旋紧固定。至此大鼠头部的固定基本完成。

③ 确定三个标准平面及电极方向：沿矢状线切开头皮，暴露前囟中心及人字缝的尖部。首先装上电极移动架（在框架的12.5cm处），并装上假电极，测定耳杆尖中心的高度，然后将电极移到门齿槽的上缘，上下调整上颌固定器，使门齿槽的上缘比耳杆尖高5mm。这时通过门齿槽上缘与耳杆尖连线所作的与定位仪主框平行的平面即为水平零平面（H0）；与所垂直通过头骨矢状缝的平面为矢状零平面（L0）；通过两外耳道连线与上述两平面垂直的平面为冠状零平面（A0）（图2-2）。

为使确定三个平面的方法简化，可采用电极导向器（electrode guide，图2-3）。现将方法介绍如下：测量前囟中心到人字缝尖的直线距离后，移动活动针B，使与固定针A之间的距离等于前囟中心到人字缝尖的距离。若为兔或大鼠，将使B的尖端比A的尖端长1.5mm或1mm。A接触前囟中心，B接触人字缝尖。转动电极角度，使电极移动架上电极夹的有机玻璃块下缘平行于电极导向器上缘，固定的电极应与导向器上的指示直线（L）平行。去掉导向器，移动电极，使其尖端分别与前囟中心和人字缝尖接触，并测定在这两点时的H读数，按实验要求调节准确。

④ 脑深部结构定位确定：按照大鼠立体定位图谱，调整前后、左右、上下的坐标，最后确定电极位置，为插入电极做准备。为证实位置的正确性，可采用普鲁士蓝标志法或连续切片技术。

● 普鲁士蓝标志法：实验完毕，用1.5 V电压，电流1～4 mA左右通电20～30 s即可。然后结扎两侧颈总动脉，剪断双侧颈外静脉放血，再自颈总动脉向中枢端注射生理盐水直至将血液冲洗净，接着注射含1%亚铁氰化钾的10%福尔马林液。取出动物脑浸于10%福尔马林5～7天，而后做切片检查。在电极尖端可见小蓝点。反应式为：

4FeCl3+3K4Fe（CN）6—→ Fe4[Fe（CN）6]3+12KCl

其原理是通直流电时，电极阳极处不锈钢中高铁离子解离沉积下来，与组织内Cl-形成FeCl3，遇到亚铁氰化钾时，则产生普鲁士蓝。

● 连续切片法：在电极头附近，以50μm厚度作连续切片，找出尖端确实部位。

（二）迷宫系列

20世纪初，迷宫已经成为心理学家测试动物能力时常用的实验仪器。从那时起，研究者发明了各种迷宫并用其进行动物学习、记忆、空间认知、觅食策略等方面的研究。因迷宫任务具有明显的空间特征，所以迷宫研究结果为理解动物空间信息加工提供了丰富的数据和资料，因此研究者把迷宫更多地应用在对动物学习记忆过程特别是动物空间能力的研究中（王彦、苏彦捷，2001）。

现将目前常用的几种迷宫介绍如下。

1.T形迷宫

T形迷宫由一个起始跑道和一个两端带有凹形食槽的选择跑道组成。规格：起始跑道为500mm×100mm，选择跑道为1000mm×100mm，食槽为一直径20mm的凹形小槽。有的T形迷宫还带有电栅地板和400mm高的护墙。这里介绍的是简单T形迷宫，没有电栅地板和护墙（图2-4）。

2.Y形迷宫

它由三个500mm×100mm规格相等的跑道组成，跑道间的夹角为120°，每条跑道的终端都有一直径20mm的凹形食槽。Y形迷宫的特点是每一目的地都可作为下一次测试的起始点。

3．旋转式T（Y）形迷宫

旋转式T（Y）形迷宫在以上两种简单T（Y）形迷宫的基础上发展而成。将跑道部分与终点（起点）区分开，终点（起点）区固定在基座上，跑道部分由电动或手动控制旋转，使T（Y）形跑道可随机对准任意一个终点（起点）区。此类迷宫的跑道和终点（起点）区都装有深色护墙和透明顶盖，终点（起点）区装有照明灯光和食槽；跑道带有电栅地板，跑道的护墙上装有白色发光二极管，电栅及发光二极管均由专用控制器控制，可对大鼠进行电和灯光的刺激（控制器另外介绍）。

4．八臂迷宫

八臂迷宫由圆形起始区和8个跑道（臂）组成（图2-5）。圆形起始区直径400mm，有高100mm的护墙，护墙上有等距离的8个80mm×80mm的小门；800mm×100mm的跑道在小门处与起始区相连接，跑道终点为目的区，有一凹形食槽，此种迷宫的跑道没有电栅地板。八臂迷宫主要用于检测啮齿类动物的空间记忆能力，后来由于对迷宫内外标记物的进一步研究，发现它也可用于检测动物的非空间记忆能力。

5.Morris水迷宫

Morris水迷宫试验（Morris water maze test）（Morris,1981）是20世纪80年代初建立起来的判断动物空间学习记忆能力的重要试验方法，近年来成为神经药理学、神经生理学、老年病学、生理心理学等的常用研究手段。为了更好地开展Morris水迷宫试验，这里介绍由中国医学科学院药物研究所研制的Morris水迷宫系统（图2-6）。

（1）系统组成

Morris水迷宫系统由计算机、图像采集、Morris水迷宫数据采集和分析软件、不锈钢水槽、支架、有机玻璃平台等组成。

（2）记录指标

① 潜伏期，路径，初始角度，不同象限的停留时间和长度，搜索策略。

② 实验过程的实时存储及回摄。

（3）系统特点

① 能完全满足大鼠和小鼠Morris水迷宫试验的各项指标要求。

② 实验图像的实时存贮和回摄，便于实验过程的动态演示，真实可靠。

③ Windows95环境下的分析软件，操作简便，自动完成实验数据的采集、存贮、分析、显示、回放、打印等。

（4）应用范围

Morris水迷宫可用于神经药理学、神经生理学、神经心理学、老年病理学等的科研教学以及新药的研制和开发。

（三）实验箱系列

1．障碍箱

由不透明的起始间、目的间和连接间组成。起始间与目的间尺寸为200mm×200mm×300mm，起始（目的）间与连接间有一小门相隔；连接间尺寸为300mm×100mm×300mm，且带电栅地板；起始（目的）间与连接间均由不透明材料制成，附有透明顶盖。可用障碍箱记录动物（如大鼠）在饥饿状态下，从起始间通过连接间（电栅地板）到目的间取食的次数和潜伏期，检测动物的驱力强度。

2．方形实验箱

尺寸为500mm×500mm×400mm的方形实验箱，由不透明材料制成，带有电栅地板和透明顶盖，并有一球形（或方形）跳台放在中央与之组合使用。球形跳台直径80mm，下部为边长100mm×100mm的方形基座。方形跳台是边长80～100mm的立方体，两者均需有一定的重量，使之能牢固地放在电栅地板上。方形实验箱组合可根据动物在跳台上时间的长短，来检测动物的消极回避反应。

3．长形实验箱

长形实验箱尺寸为500mm×100mm×400mm，平均分为两部分，中间的不透明隔板有一可控制的活动门。一间为明室，箱体和顶盖由透明材料制成，顶部配有40 W以上照明灯；一间为暗室，箱体和顶盖由不透明材料制成，并配有电栅地板。利用某些动物（如大鼠）回避强光喜欢暗处的特性制作的这种实验箱，可将动物从明室到暗室的时间（潜伏期）记录下来，以检验动物在受到电击刺激后的记忆水平。

4．二分隔间实验箱

此实验箱由一大一小两个箱体组成。大箱尺寸为500mm×500mm×400mm，四壁由不透明材料制成，顶盖为透明材料并装有一盏40 W以上的照明灯；小箱尺寸为150mm×150mm×400mm，四壁及顶盖均由不透明材料制成，并配有电栅地板，小箱与大箱的连接处有一80mm×80mm的可控制小门。实验时，大鼠开始学会进入小箱来躲避开阔的空间和过强的照明，而小箱电栅地板的电击又会给大鼠一种厌恶刺激，使之不得不到空阔明亮的大箱。用这一过程记录大鼠在大箱、小箱及电刺激后从小箱到大箱的潜伏期，以检验动物的学习记忆水平。

5．直线跑道式实验箱

直线跑道式实验箱箱体尺寸1400mm×150mm×400mm，由不透明材料制成，顶盖是透明的并在中部装有40 W以上的照明灯；在跑道的两端由不透明活动小门隔出200mm×150mm大小的空间，作为起始间和目的间，起始间和跑道装有电栅地板；起始间装有扬声器和发光二极管，由控制器给出声音或灯光的刺激；无电栅地板的安全目的间装有食槽。这是一个简单的积极回避训练装置，起始间和目的间是单方向的，在动物受到声、光、电的刺激并学会躲避后，只能从起始间通过带有厌恶刺激的电栅跑道到达安全目的间，在目的间停留50～70 s后，再把动物抓回到起始间开始下一试次。

6．穿梭实验箱

穿梭实验箱尺寸为500mm×150mm×400mm，由不透明材料制成，箱体均分为两部，两边都装有电栅地板、扬声器和发光二极管，中间不透明隔板有一80mm×80mm的活动小门相通。与直线跑道式实验箱相似，有声、光、电等刺激，动物为躲避刺激，跑向安全区域；不同之处是取消了安全目标区，使箱体两边既是起始间又是目的间，根据两侧电栅、扬声器或发光二极管给出的刺激，决定起始间和目的间的转换，增加了训练的难度。

7．多功能实验箱

多功能实验箱是北京大学心理学系生物心理学实验室在多年教学科研的基础上，借鉴参考国内外多种心理仪器，经多次改革研制而成的动物行为训练装置。多功能实验箱由箱体、电栅、接线盒、隔板等几大部分组成，可根据不同的实验要求，进行不同组合（图2-7）。箱体由三面不透明一面透明的材料制成，规格为500mm×300mm×440mm；每只实验箱内有一块带活动门的中央隔板和四块小隔板；电栅地板和接线盒均是活动可拆卸的。它的特点是，体积小、重量轻、功能多、安全性好，与实验箱控制器配套使用，能自动进行实验操作，并可连接计算机进行单组或多组实验控制和实验结果处理。本装置可进行小动物（大鼠、小鼠、猫、兔）的攻击行为、学习记忆、应激等多种行为、心理生理学实验。

多功能实验箱的主要组合方式及功能有以下几点：

（1）空箱时，可做一般动物行为观察；空箱与控制器配套使用，可做动物的脑内电击刺激，并通过控制器调节加在动物脑内的刺激量。（建议实验：下丘脑对摄食行为的控制，化学物质引起的享用行为）

（2）箱体与电栅地板组合：电栅地板插入箱体下部，两侧装好转换盒，将电源线与转换盒、控制器相连，可使用电栅地板全电栅通电，达到给动物加足部电刺激的效果。如果在电栅中央放置一圆形跳台，则可做大鼠的消极回避行为的训练。（建议实验：电刺激引起的侵犯行为，消极的回避反应——步下）

（3）箱体、电栅地板、中央隔板、一侧隔板的组合：将中央隔板插入箱中部的凹槽内，实验箱分为两个空间。再将侧隔板插入，就可形成有大小、明暗区别的两分隔间。电栅地板与转换盒、转换盒与控制器的连接同上。这种组合可做大鼠消极回避行为的训练和学习-记忆等方面的实验。（建议实验：消极的回避反应——步过）

（4）箱体、电栅地板、中央隔板、二侧隔板的组合：把两侧隔板同时插入箱体与中央隔板间，形成箱体中部二个长形隔间。配上控制器，给予不同时间的灯光和足部电击刺激，是一个双向的穿梭实验箱，可进行积极回避行为的训练。（建议实验：穿梭箱实验）

（5）箱体、隔板、指示灯、扬声器和控制器组合，可做条件性应激和情绪应激实验。（建议实验：心理性应激对免疫功能的影响）

（四）动物认知学习训练系统

动物认知学习训练系统由装有触摸屏的计算机一套、自动给食器和摄录像（监视）系统组成，适用于灵长类和鸟类的认知学习训练。

（1）计算机一套。包括主机、显示器、触摸屏，专用的实验程序软件与之配套使用，能够控制实验刺激的呈现、强化物的给予、实验结果的记录处理等。

（2）自动给食器。通过计算机控制给予实验动物食物强化物。给食器安装在显示器的外后侧上方，并有直径约15mm的塑料软管将给食器的出料口与安装在显示器前方下部的食槽相连，使食物能够顺利到达食槽内，有利于实验动物的学习训练。

（3）摄录像（监视）系统。由安装在实验区域上方的两台摄像机和放置在主试实验桌上的监视器组成。此系统能使主试在不干扰实验动物的情况下，清楚地观察到实验过程和动物状态，并可通过录像机记录实验全过程。

（五）实验箱控制器（电子刺激器）

实验箱控制器是与多功能实验箱配套使用的仪器，是北京大学心理学系生物心理学实验室在多年教学科研的基础上，借鉴参考国内外多种刺激器产品，根据心理学实验的具体要求，经多次改革研制而成（图2-8）。

1．控制器面板简介

（1）电源开关：位于仪器左下侧。有一红色指示灯，可显示是否开启电源。

（2）刺激电压调整旋钮：在电压表下方。

（3）灯光频率调整旋钮：在电流表右侧。

（4）刺激时间调节按键：由位于面板右侧的二排琴键按钮组成。

（5）输出转换插口：面板右下方有两组输出插口，一组为头部脑电刺激输出，另一组为460 V电压输出。在每组插口上方均有各自的启动按钮。（6）在（3）下方是连续刺激和单次刺激选择键，在其下方有一启动按钮。

（7）全栅与半栅选择键，在电流表下方。

（8）机箱后部开关：两开关同时向上，为控制实验箱一侧灯光常亮。

（9）电源输入及实验箱连接插口均在机箱后部。

2．控制器主要功能

（1）电压：输入电压220 V，输出电压在0～220 V可调，最小调节量为10 V。根据控制器内部设置，在使用460 V输出按钮时，输出电压可达460 V。

（2）刺激方式：有足部电刺激、头部电刺激、460 V电刺激、灯光刺激等。足部电刺激又根据实验需要可设定为全栅和半栅两种（全栅即整个电栅有电，半栅即一半电栅有电）。

（3）刺激时间：灯光刺激和电刺激的时间可由面板上的刺激时间调节按键选择，有1s、2s、3s、5s、10s、20s六种选择。

（4）刺激强度：由面板上的刺激电压调整旋钮调节，0～220 V可调。一般在0～50 V间选择。

3．控制器使用方法

（1）开电源，电源指示红灯亮。

（2）调节刺激强度：按下460 V输出按钮，调节刺激电压调整旋钮，使刺激电压表上的读数达到试验要求，大鼠一般是50 V左右。此时，460 V输出和刺激输出指示灯应随着电压的升高越来越亮。

（3）设定控制器工作状态：单次（即启动一次工作一次）或连续（即自动循环工作）、全栅或半栅；按下灯光时间按键，设定灯光闪烁时间；再按下刺激时间按钮，设定刺激时间；最后，按下启动按钮，则在灯光刺激后，电栅通电，对实验动物进行电击，并由电流表上读出电击电流。

（4）用于脑内电刺激时，将工作状态设定于单次，直接按下刺激输出按钮，红色指示灯亮，输出电压由接线柱输出，刺激电流由电流表显示。

（5）跳台试验：电栅为全栅状态，刺激电压为50 V左右，设为单次工作状态，设置好灯光时间和刺激时间后，按下启动按钮，工作开始。

（6）穿梭试验：电栅为半栅状态，刺激电压为50 V左右，连续工作状态，设置好灯光时间和刺激时间后，按下启动按钮，开始连续工作。

（7）避暗试验：电栅为半栅状态，刺激电压为50 V左右，单次工作状态，后面板的两个开关向上，此时左灯常亮，左栅不通电，设置刺激时间，按下刺激输出按钮，开始工作。

（8）电痉挛休克：单次工作状态，按下460 V电压输出钮，调整刺激电压按钮，将电压调至220～230 V，即可使用。

（六）显微图像分析处理系统

显微图像分析处理系统是由普通光学显微镜、摄像机和带有视频采集功能的计算机三者相连接而成。显微图像经摄像机转换为电视信号，并将电视信号输入到计算机中，经计算机视频采集，即可进行观察、分析、存储、打印等处理。

1．配置

重庆光学仪器厂生产的XSZ-H型显微镜和松下WV-CP410型摄像机，计算机和图像采集部分则可根据处理实验结果的不同需求，配置不同档次的设备。

2．使用方法

① 将摄像机与显微镜、计算机相连接；② 开启显微镜、摄像机电源；③ 将被检测切片放置在载物台上，物镜从低倍至高倍调节，调整显微镜光圈、焦距及切片观察部位；④ 开启计算机，选择图像采集软件，显微镜下待检测切片的图像将通过摄像机及视频输出线输入进计算机；⑤ 根据实验要求，在计算机采集的图像中选择有效图像进行裁剪、编辑、保存。

（七）传感器

传感器又称换能器，是一种将非电能形式的能量（如机械能、化学能、光能等）转换为电能的仪器。按其工作原理的不同，一般分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类，在生理学、医学、心理学实验中大量使用的是物理传感器。生理心理学实验中主要用其对实验对象的呼吸、脉搏、血流量、心率、皮肤电、脑电、肌电等进行测量，借助生物信号采集系统（如多导仪等）将其记录下来，并输入计算机中，便于对记录下的生理指标做进一步分析处理，以探讨生理指标与心理因素之间的关系。常用的换能器有脉搏波传感器、呼吸传感器、压力传感器等。

1．光电脉搏波传感器

单色光在一般组织中的穿透性远远大于在血液中的穿透性，根据这一原理制成的指夹式光电脉搏波传感器，用于血液容积的测量。被测部位（指尖）血液的透光率随血管搏动而变化，光强变化随之被传感器中的光电元件转换为电信号，并由生物信号采集记录系统记录处理。记录的波形变化则为血液容积的变化，根据血液容积的变化可分析出心理因素对生理指标的影响。光电脉搏波传感器有两种类型：反射型与透射型，分别如图2-9所示。反射型的光源与接受信号的光电元件在同一侧，光照射在指尖组织上，经反射到同侧的光电元件中，记录脉搏波的变化。透射型又称容积脉搏波传感器，光透过指尖组织到达对面的接收元件，经转换成脉搏波电信号，完成血液容积的检测。

2．呼吸传感器

在生理心理实验中一般使用的测量指标是呼吸频率和呼吸流量。通过呼吸传感器将呼吸频率和呼吸流量记录并转换为呼吸曲线，就可从曲线的变化次数和变化幅度计算出被试呼吸频率和呼吸流量的情况。与多导生理记录仪配套使用的呼吸传感器有两种，分别是弹性传感器和热敏电阻式传感器。

（1）弹性传感器。此类传感器是将导电介质密封在一根软的弹性橡皮管中，两端有电极导线引出。当橡皮管受力变长时，其中的导电介质体积不变，但随封装电介质的橡皮管被拉长，横截面减小，从而导致两端电极间电阻增大。根据这一原理将弹性传感器固定在被试的胸部或腹部，由于呼吸引起胸部或腹部的起伏，导致传感器上的橡皮管长度发生变化，电阻也随之变化。连接好记录系统后，则可记录电阻的变化并得到呼吸曲线（图2-10）。

（2）热敏电阻式传感器。此类传感器将一热敏电阻安装在一个可固定在鼻翼的小装置中，把其固定在被试鼻口处，热敏电阻的阻值将随呼吸气流的变化而变化。变化的电阻值经记录仪处理后，得到与弹性传感器相同的呼吸曲线（图2-11）。

3．压力传感器

压力传感器在医学上通常用于测量血压、颅压、眼压、肠压、胃压、心内压和胸腔内压等。生理心理学实验中主要运用无创伤的间接式血压传感器对被试的血压进行测量，并记录下因心理因素引起的血压变化。间接式血压传感器可使用普通的水银压力计或电子血压计，只是普通水银压力计的测量精度靠施测者的经验，电子血压计用电子元件识别并记录血压的变化。

（八）组织学常用设备及用品

1．切片机

切片机可将各种组织切成数微米厚的薄片，以便于镜检。切片机一般分三种类型，即：旋转式、滑动式及冰冻式。这三种切片机均备有三种部件：① 固定切片刀的刀架；② 夹持组织块的夹具；③ 推动组织块夹具的微动调节器。不论是哪一种切片机，上述三组部分都安装在牢固稳定的切片机机身上。

（1）旋转式切片机。它靠旋转一个重轮，带动螺纹轴或齿轮，将组织块夹具向前推进，并在上下平面摆动，推动的距离靠一个有刻度的调节器控制。夹具每上下摆动一次，即向前推动此调节器，可控制组织块按需要调节一至数十微米（μm）。在组织块夹具前即为切片刀的刀架。所以，在使用旋转式切片机时，一般是先把组织块夹紧，再将调节器调至要切的厚度，然后锁上旋转重轮使其不能转动，以免在装切片刀时误伤操作者。此时，再将切片刀在刀架上旋紧，使其不能有任何摆动，然后将刀架慢慢推向组织块夹具，直到刀刃恰能触及包埋组织的蜡块为止。放开卡锁，旋转重轮即能按所需厚度切片。切片时，通常是先将厚度调节器调到切片较厚的读数（如20μm），待组织块切至较完整的平面时再调至所需的厚度（如7μm）。

（2）滑动式切片机。它多用于切火棉胶切片，故又称火棉胶切片机。它常用于制作大块标本，如较大的脑组织标本或易于塌陷的组织切片。因为火棉胶切片要在酒精中保存，所以制作火棉胶切片时，切片刀的凹面向上，以便盛容70%酒精，有利于切不完整的大块切片。因本实验课不使用火棉胶包埋法，所以这里不详细介绍滑动式切片机。

（3）冰冻切片机。它有几种制冷方式，如液体CO2蒸发制冷、半导体制冷、异丙醇制冷、恒冷箱制冷等。在这里主要介绍实验课常用的两种切片机。

半导体制冷切片机是由半导体制冷调节器及冻刀、冻台与一台旋转式切片机相配套使用。半导体制冷调节器借半导体元件电偶作用，通过水的循环，快速使冻刀、冻台降温，并将附在其上的组织标本块及切片刀制冷。待标本的冷冻程度符合要求时，即可按轮转式切片机的操作方法进行切片（图2-12）。需要注意的是：开机使用时，一定要先开水源，后开电源开关；关机时，要先断电源，再关水源。半导体制冷与液体CO2蒸发制冷相比，有设备简便、操作省时等优点，但因冻刀、冻台曝露在室内空间，制冷效果受室温影响，所以随着科学技术的发展便进一步出现了恒冷箱切片机。

恒冷箱切片机与半导体制冷切片机相比，此种切片机要方便得多。它实际上是将一台旋转式切片机放在低温冰箱中，通过一个很小的温度传感器来控制冰箱的温度，转轮及摇把在箱体外部，通过透明玻璃窗进行观察、操作（图2-13）。

恒冷箱切片机由以下主要部分组成：恒冷箱（制冷主机）、温度传感器、刀架及防止卷板、标本夹具及微动调节装置、转轮连杆及摇把。

恒冷箱切片机的温度调节、标本夹具的移动等是由一小型电脑控制。通过设在主机面板上的按钮可设定所需温度、除霜时间、移动标本夹具等。面板上的显示窗可看到即时温度、设定温度、即时时间、除霜时间等。

因为恒冷箱切片机由电脑控制，加之刀架上的防卷板是其他切片机所没有的，可从冷冻箱内的切片刀上直接取片，省去了在水或70%酒精中展片、裱片这个组织切片制作过程中较难掌握的步骤，所以操作起来简单、便利、快捷，是现在做冰冻切片较常用的设备之一。

2．切片刀

切片刀是切片机的主要部分，也是组织切片的重要工具之一。

切片刀有不同的规格和种类，功能也各异。主要有以下几种（图2-14）：

（1）平凹型又称a型刀，用于滑动式切片机或某些轮转式切片机，多用于火棉胶切片。

（2）深平凹型又称b型刀，仅用于火棉胶切片，因为刀叶较薄，不适合切制硬材料。

（3）平楔型又称c型刀，原为冰冻切片设计，由于刀叶厚直，现多用于冰冻、普通石蜡切片。

（4）双凹型又称d型刀，可用于石蜡切片，但不常用。

不同类型的切片刀长度也略有不同，火棉胶切片刀最长，达25cm；冰冻切片刀是8～12cm；石蜡切片刀为12～17cm。

3．磨刀机

切片机和切片刀都准备好了，但切片刀如果不快，也制作不出好的切片。

早些时候的磨刀是在磨刀石上进行。每把刀配有专用的刀把、刀背，为磨刀时用，磨完后还要进行背刀。现在多用磨刀机代替手工磨刀，克服了手工磨刀费时、费力且技术不稳定的缺陷。

笔者使用的ZMD-2型自动磨刀机，是将刀固定在一持刀器上，按调好的角度和压力在一放好研磨膏的圆磨刀石上有节律的翻面转动，如此反复进行，达到磨刀的效果。

每次使用完切片刀后，应将切片刀在磨刀机上用小角度、轻压力磨1～2分钟，这样可达到保养刀刃的目的。

4．恒温箱与冰箱

（1）恒温箱：在生理心理学实验中，主要使用温度控制在20～60℃范围的“隔水式电热恒温培养箱”，主要用于石蜡包埋的浸蜡、载物片涂黏片液后的烤片，组织培养和卵育等工作。其工作原理是通过电加热箱体四周围水箱中的水，并利用水的温度使箱内温度升高，达到实验所需温度，并使之恒定。此种温箱的优点是保温时间长，温度变化小，比较安全；不足之处是较电热式恒温箱升温慢。

（2）冰箱：一般家用冰箱即可。用于保存试剂、药品等物；也提供切片用冰、组织标本固定及特殊包埋之用。

5．切片常规用品

（1）载玻片与盖玻片。常用载玻片的大小为25mm×75mm，厚度约为0.8～1.2mm，过薄过厚都不方便。常用盖玻片有24mm×24mm,24mm×32mm及24mm×50mm等规格。

新的载玻片与盖玻片必须经过清洗后才能使用。一般先用洗涤剂刷洗后，清水冲净，后放入清洁液中浸泡24小时以上。从清洁液中取出后，经清水冲洗，放入75%酒精中脱脂，待使用时以干净的棉纱布擦干即可。

经染色、封片后的载玻片如需重复使用，可先在酒精灯上加温去除盖玻片，或放入废二甲苯中浸泡一周左右，盖玻片即能与载玻片自然分离，之后投入碱皂水中煮沸，经自来水冲洗后，按新玻片处理法处理即可使用。

（2）染色缸为玻璃制品，有三种规格：① 立式染色缸：缸体两侧有槽，将载玻片相互隔开，能染5片；② 卧式染色缸：因切片横放在内而得名，为10片装，结构与立式染缸相同；③ 另有一种比卧式染色缸高大些的长方形缸，内附一个两侧有槽的玻璃提篮，可同时染10～20片，是染色缸中较方便的一种。

还有一种铜制的染色架，上有30～50个小格，每次可竖放载玻片30～50片。染色架上端有提柄，可在染色缸中配合使用。

（3）玻璃器皿及其他用品：① 玻璃器皿。一般包括广口瓶（分透明和棕色两种，规格一般在50～250mL为宜。透明广口瓶用于组织的取材、固定，分装黏片液及封片胶；棕色广口瓶用于组织的镀银染色及装某些需避光保存的试剂。）培养皿（用于冰冻切片的展片及裱片）、量筒、量杯（5～1000mL）、烧杯（50～1000mL）、吸管、滴管、玻棒等都是制作切片所必需的。② 其他用品：常规手术器械也是必不可少的，如直剪、眼科剪、镊子、眼科镊、骨剪、手术刀片、单面片等。切片盒和暂存切片用的木制托盘、裱片和展片用的大小毛笔、做切片编号的记号笔等。