人體生理實驗 自主神經系統

<本實驗參考Backyard Brains教學資源，轉載請註明出處>

除了體運動神經外，身體中將訊號輸出的神經還包含了我們無法自行用意識控制的「自主神經系統」。自主神經系統包含了交感神經與副交感神經，兩者在多數情況下相互拮抗，調節許多生理功能，例如心率、血壓、呼吸、流汗、瞳孔調節、消化…。藉由自主神經的調節，使我們可以應付壓力與危急的狀態，本次實驗將透過冰水試驗，搭配心率的量測探索冰是如何刺激交感神經的運作!

實驗目的

透過冰水刺激的試驗，結合心率的量測，探索身體內自主神經系統的運作方式

實驗設備與材料

• Backyard Brains 心與腦電訊號盒 or人體電訊號盒

(亦可使用PASCO PS-3236無線心電圖感應器進行，由於此實驗為參考Backyard Brains原廠資源，以下實驗流程與相關內容皆使用Backyard Brains電訊號盒操作。如使用PASCO設備操作，歡迎參閱PS-3236無線心電圖感應器操作手冊)

背景知識

絕大多數的人體生理學實驗都涉及可隨意控制的體運動神經(神經肌肉科學)或感覺神經(感覺神經科學)。不過本實驗所要探討的則是我們身體中無法自由控制的「自主神經系統」。自主神經系統控制著我們時常看不到的一些身體內在機制，例如消化、恆定性、流汗、血壓、心率…，通常又可以再分為交感神經與副交感神經，當身體面臨緊急狀況，需要戰鬥或逃跑時，則會刺激交感神經，引發一系列的反應，而當身體在休息與放鬆狀態下，則會刺激副交感神經，引發一系列的反應

我們可以透過量測心率來探索交感神經受到刺激後的影響，已知運動的過程會使心率加速，若要更深入的認識心臟生理學，可以探索刺激交感神經後對心臟的反應。當身體處在危機時刻，將刺激交感神經，而引發「戰鬥」或「逃跑」的反應，想想看，在深夜裡突然看到移動的黑影，你感受到威脅，身體是不是會心率加速、開始冒汗、呼吸加速、消化受到抑制、瞳孔放大…

另一方面，當身體在休息與放鬆時，將刺激副交感神經，並引發與副交感神經相反的反應，例如:心率下降、消化活動增加、唾液分泌…)。有些交感神經與副交感神經的反應涉及了「激素(荷爾蒙)」的作用，因為這些神經所分泌的化學遞質將被釋放至血液中，而非突觸間隙，響應的時間相較於一般神經傳遞質而言也較慢。

例如刺激交感神經時，腦下垂體會向血液中釋放促腎上腺皮質素(ACTH)，以使皮質醇上升，引起各種生理變化，例如心率增加。另一方面，腎上腺(位於腎臟上的神經節)會釋放正腎上腺素，對心臟有類似作用

為了刺激你的交感神經系統，我們使用著名的「冰水刺激」，這經常用於疼痛研究，因為人可以忍受，每個人都歷經過手冷，它並不可怕，不會造成心理傷害，是一個很好的模型刺激，易於在世界各地複製。手在冰水中停留的時間越長，疼痛就越嚴重，因此激活交感神經系統，進而導致心率加快。

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