Методы исследования в физиологии и медицине

Для изучения различных процессов и функций живого организма в физиологии используются методы наблюдения и эксперимента.

Наблюдение - метод получения информации путем непосредственной, как правило, визуальной регистрации физиологических явлений и процессов, происходящих в определенных условиях. При этом объект наблюдения обычно находится в естественных условиях без специальных воздействий на него исследователя. Недостатком простого наблюдения является невозможность или большая сложность получения количественных показателей и восприятия быстропротекающих процессов.

Эксперимент — метод получения новой информации о причинно-следственных отношениях между явлениями и процессами в контролируемых и управляемых условиях. Острым называется эксперимент, реализуемый относительно кратковременно. Хроническим называется эксперимент, протекающий длительно (дни, недели, месяцы, годы). Физиологический эксперимент — это целенаправленное вмешательство в организм животного с целью выяснить влияние разных факторов на отдельные его функции. Такое вмешательство иногда требует хирургической подготовки животного, которая может носить острую (вивисекция) или хроническую (экспериментально-хирургическая) форму.

К экспериментальным методам относится множество физиологических методов.

• Удаление (экстирпация) органа, например, определенной железы внутренней секреции, позволяет выяснить ее влияние на различные органы и системы животного. Удаление различных участков коры головного мозга позволило ученым выяснить их влияние на организм.
• Вживление электродов в различные участки мозга помогло установить активность различных нервных центров. Введение радиоактивных изотопов в организм позволяет ученым изучать метаболизм разных веществ в органах и тканях.
• Томографический метод с использованием ядерного магнитного резонанса имеет очень важное значение для выяснения механизмов физиологических процессов на молекулярном уровне.
• Биохимические и биофизические методы помогают с высокой точностью выявлять различные метаболиты в органах и тканях у животных в состоянии нормы и при патологии.
• Микроскопия – метод, позволяющий выявить структурные или биохимические изменения клетки. Различные методы окраски и увеличения позволяют использовать микроскопию для широкого круга исследований.

В медицине из гуманных соображений применяются методы исследования всего человека, его тканей или выделений.

• Биохимические анализы позволяют выявить состав различных биохимических жидкостей организма и выявить отклонения от нормы.
• Биопсия – это метод исследования, при котором проводится прижизненный забор клеток или тканей (биоптата) из организма с диагностической или исследовательской целью.
• Эндоскопии (гастероэнтероскопия, колоноскопия и т.д.) – введение камеры в естественные отверстия человека (рис. 1).

Рис. 1. Снимки гастероэнтероскопии. а) сфинктер, б) ротовая полость.

• Ультразвуковое исследование (УЗИ) - неинвазивное исследование организма человека или животного с помощью ультразвуковых волн (рис. 2). Ультразвук распространяется в средах в виде чередующихся зон сжатия и расширения вещества. Скоростью распространения ультразвука зависит главным образом от упругости и плотности среды. Разрешающая способность современных ультразвуковых аппаратов может достигать долей мм.

Рис. 2. УЗИ снимки почки (а) и сердца (б).

• Исследования с помощью рентгеновских лучей: флюрография, рентгенография, компьютерная томография (рис. 3). Это исследование внутренней структуры объектов, которые проецируются при помощи рентгеновских лучей на специальную плёнку или бумагу. Исследования можно проводить с применением контрастов. Компьютерная томография — метод неразрушающего послойного исследования внутреннего строения предмета.
• Магнитно-резонансная томография (МРТ) - способ получения томографических медицинских изображений для исследования внутренних органов и тканей с использованием явления ядерного магнитного резонанса. Способ основан на измерении электромагнитного отклика атомных ядер, чаще всего ядер атомов водорода (рис. 4).

Рис. 3. Различные методы рентгеноскопического исследования. а) флюрография, б) рентген с контрастом почек, в) рентген с контрастом ЖКТ, г) компьютерная томограмма.

Рис. 4. Снимок МРТ