人体机能实验教学中的心理应激实验初探_董晓敏.pdf

继续医学教育 2023年2月 第37卷 第2期 13人体机能实验教学中的心理应激实验初探作者单位：首都医科大学基础医学实验教学中心，北京 100069通信作者：李利生，E-mail：L董晓敏 孙笑语 童学红 陈怡 李利生【摘要】应激理论知识学习需要实验与实践相互辅助，人体心理应激实验是医学实验教育教学中人体机能实验教学改革中一个发展方向。笔者探索了人体心理应激方面的实验，以充实人体机能实验的教学内容，以适应现代医学职业教学目标。实验平台由计算机、PowerLab 主机与教学心理生理学实验套件等硬件与 LabStation 软件组成。实验内容包括皮肤电反应与情感变化、压力效应、测谎仪测试 3 个实验项目。实验第 1 项目皮肤电反应与情感变化是向学生提出情感问题与中性问题，记录并分析皮肤电变化。第 2 项目压力效应选用计算相关的轻度压力，在此种压力下记录并分析皮肤电与皮肤温度的变化。第 3 项测谎仪测试分基线与欺骗反应 2 部分，其中欺骗反应由负反应、正反应、无反应 3 个部分组成，记录并分析皮肤电、皮肤温度、心率与呼吸频率的变化，根据上述 4 项指标测试值获取数据图表并分析出说谎卡片。人体心理应激实验在教学中应用有利于理论知识与实验相结合，是机能学与应激医学知识新的交叉融合，可提高医学生学习的积极性，为机能学实验教学心理实验项目奠定基础，为培养合格医学生特别是精神医学专业学生的素质提供新的教学方法和模式。【关键词】医学机能学；人体机能实验；心理应激实验；皮肤电反应；皮肤温度；心率；呼吸频率【中图分类号】G642 【文献标志码】A【文章编号】1004-6763（2023）02-0013-04doi:10.3969/j.issn.1004-6763.2023.02.004医学机能学实验是以实验为基础的课程，是将生理学、病理生理学与药理学有机结合的融合课程，同时也与其他医学课程相互交叉，是与理论教学相互协调的桥梁课程。经典机能实验教学中大多采用哺乳类和两栖类动物1，随着我国对动物保护问题愈加重视，动物实验面临新挑战，所以减少实验动物的使用，增设人体机能学实验是机能学实验的发展趋势。人体机能实验是以人体为受试对象，在一定实验条件下观察人体正常的生理指标，直接获取数据。学生能亲身参与并直接观察人体机能变化，通过人体机能学实验的学习，更能培养学生观察、分析和独立解决问题的能力，有利于基础实验中机制探索与临床应用相结合2-4。应激是生物机体在受到内外环境因素及社会、心理因素刺激时所出现的全身非特异性适应反应。在多门医学教材均涉及应激内容，比如病理生理学中有应激章节、生理心理学中有应激与情绪章节5，但是医学机能实验教材中很少有关于心理应激实验项目的内容。应激理论知识学习需要实验与实践相互辅助，所以笔者探索了心理应激方面的实验，以扩充人体机能实验的教学内容。该实验已经在护理学专业与国际学生机能实验教学中应用，现总结相关经验如下。1 机能学中心理应激实验与人体生理信号心理应激是个体通过认知或评价到环境变化对机体有威胁或挑战时，识别危险，保护自身安全。心理应激与心血管疾病、消化系统疾病、神经性皮炎等疾病密切相关。交感神经系统负责战斗或逃跑反应，当一个人受到压力或认为自己有麻烦时，交感神经系统会引起身体的许多生理变化，包括皮肤电导增加、心率加快、呼吸频率加快、四肢血管收缩和核心血管扩张。通过保持更多的血液在核心，一个人能够对环境做出快速反应，可以“战斗”或“逃跑”。医学研究中心理应激实验模型主要以动物模型为主，应激原大多选用电击、束缚、冷冻等，都有躯体应激6-7。机能学人体实验中生理信号是通过多通道信号采集仪器及其附件无创直接记录人体生物信号，主要包括人体心电、脑电、肌电、皮肤电、心率、体表温度、呼吸频率等参数。利用生理信号分析情感或社会焦虑等状态已得到研究学者的认可8-9。有些研究中收集脉搏、皮肤电、皮肤温度等进行压力与疲劳检测10-12。皮肤电反应已被用作心理生理学14 Continuing Medical Education,February 2023,Vol.37,No.2测量13。人类手掌表面和脚底部的外泌汗腺丰富，受到自主神经系统的交感神经支配。这些腺体充满流体，因此被看作可变电阻器。当皮肤电阻减小时，皮肤电导增加，通过将两个电极放置在手指或脚趾上可来测量皮肤电导。与人体温度相比，皮肤电更能反映一个人的精神状态。年龄、性别、种族、月经周期、温度、湿度、一天中的时间、一周中的哪一天和季节都会改变一个人的皮肤电导。因此皮肤电导也是测谎测试中使用的生理变量之一，测谎仪通常记录皮肤电导、心率、血压和呼吸频率。生理信号的变化主要受自主神经与内分泌系统调控，是研究心理应激与其他情感认知等试验的主要指标。2 人体心理应激实验平台搭建2.1 人体心理应激实验硬件基本硬件包括计算机、PowerLab 主机与教学心理生理学实验套件。PowerLab 主机是生物信号数据采集分析的多通道记录仪，包括生物电放大器、隔离刺激器、触发脉冲输入、4 个模拟输入通道。教学心理生理学实验套件包括皮电反应放大器、皮电反应电极、皮肤温度探头、脉搏传感器、呼吸绑带传感器。2.2 人体心理应激实验软件选择埃德（AD Instruments）仪器公司的 LabStation 软件，是一款线上和线下的混合式软件，它分为 2 个主要部分：在线创建服务，教师可以创建和管理所要开展的实验课程；本地桌面应用程序，学生们可以查看和参与教师创建的实验课程。无需登录或连接互联网，只需加载课程即可开始。3 人体心理应激实验项目实验过程需要小组团结协作进行，包括3个实验项目，分别是皮肤电反应与情感变化、压力效应、测谎仪测试。实验过程中会问一些带有情感内容的个人问题，需选择一个愿意冷静而真实地回答这些问题的志愿者。每个项目使用不同电极与传感器，实验前进行系统调零与志愿者调零。3 项实验完成后，系统会自动生成论文格式实验报告。具体实验过程如下。3.1 皮肤电反应与情感变化将皮肤电电极戴到志愿者的食指与无名指上。分 2 部分进行，第 1 部分提问志愿者 10 个中性问题，并记录皮肤电导变化；第 2 部分提问志愿者各 10 个中立和情感化问题，并记录皮肤电导变化。记录完成后通过教学软件选取数据获得统计学结果，让学生们自主分析中性问题与情感化问题下皮肤电导的变化，解释并记录这些变化。3.2 压力效应将皮肤电电极戴到志愿者的食指与无名指上，用胶带将皮肤温度探头贴在志愿者的小手指掌面，确保探头金属面贴紧皮肤。让一个小组成员（而不是志愿者）在500 800 之间挑选一个数字。请另一成员在 7 13 之间选择一个奇数。志愿者首先说出第 1 个选择的数字，边说边减去第 2 个选择的数字，口算得出一新的数字。让志愿者继续边说边从新数字中减去第 2 个选择的数字，直到操作员说“停止”。志愿者需要边说边计算至少 1 min。例如说：“750-13=737，737-13=724”等。通过软件选取数据获得统计学结果，让学生们自主分析在与计算相关的轻度压力中皮肤电导和温度会发生什么变化，当志愿者在完成减法后放松的时候会发生什么变化。3.3 测谎仪测试在实验项目中，实验人员会根据志愿者对卡片的回答，通过对皮肤电反应、皮肤温度、心率和呼吸速率测量值，尝试识别出志愿者选择的卡片。3.3.1 测谎仪设备的设置测谎仪设备的设置包括：在带有皮肤电反应电极和皮肤温度探头的手上，将脉搏传感器连接到中指或大拇指。将呼吸绑带传感器系在志愿者的胸部呼吸幅度较大处。准备练习所需的扑克牌。3.3.2 实验任务分配一个人将作为猜测者，第二个人是志愿者，剩下的小组成员充当证人，来划分实验任务。3.3.3 实验分为基线与欺骗反应 2 部分在对问题真实回答建立了正常基线反应之后，进行下一项测试，强迫志愿者在回答问题时定期撒谎。收集预选的扑克牌，让证人选择一张卡片，并把它展示给志愿者和继续医学教育 2023年2月 第37卷 第2期 15其他证人，不要向猜测者出示这张卡片。欺骗反应由负反应、正反应、无反应 3 个部分组成。负反应中志愿者对每个问题回答“否”，正反应中志愿者对每个问题回答“是”，无反应中志愿者对每个问题都不回答。实验全部完成后对基线与欺骗阶段的实验指标数据收集整理，各项数据输入完成后，系统生成对应的曲线图，猜测者可根据曲线图比较直观地分析，最终学生根据上述 4 项指标测试值与数据图表并分析出说谎卡片。4 开展人体心理应激实验的体会随着科技发展，人类生活节奏加快，人们承受各种压力，应激成为人类多种疾病的病因与诱因，大学生也面临日益激烈的竞争，使得他们常处于应激状态，学业与就业是主要压力源。“健康中国 2030”规划纲要是推进健康中国建设、提高人民健康水平的行动纲领，纲要中指出加快建成适应行业的院校教育，亦指出促进心理健康，为高等医学教育特别是基础医学实验教学改革指明方向。首都医科大学基础医学实验教学中心机能实验室按照新时代“新医科”建设要求，积极开展教育教学改革，目前已经开设了7 项常见人体机能实验都是以“人体生理机能及调节”为主，人体机能实验内容有待充实。如病理生理学、生理学等多门医学理论教程均涉及应激内容，但是医学机能实验教材中很少有关心理应激实验项目的内容。应激医学是现代医学的一个重要研究领域，应激理论知识学习需要实验与实践相互辅助。医学机能实验教学模式与内容改革，内容范围有待扩大，所以人体心理应激实验是机能学与应激医学知识新的交叉融合，为本科生医学教育提供新的桥梁与支架。人体心理机能实验紧跟研究前沿，并能与临床应用相结合，为培养合格医学生特别是精神医学专业学生各方面的素质提供新的方法和模式，让本科生医学教育更加适合行业要求。人体心理应激实验的开展能够紧随大学生的心理状态需要，从医学专业实验角度使他们能够正确认识应激，从而在工作生活学习中正确对待应激，为临床工作打下坚实基础。笔者探索人体心理应激方面的实验，扩充了人体机能实验的教学内容，增强机能学实验教学的吸引力，为培养学生创新意识搭建平台，使人体机能实验教学成为本校基础医学教育的一大特色。学生利用实验软件与附件采集皮肤电信号、心率、呼吸频率、温度等指标数据。该实验系统操作很简便，采用无创检测手段收集人体自身信号参数，学生直接观察人体机能的变化，记录对自己有意义的实验数据，而不是被动接受一些随机数据，充分调动学生的学习积极性，提高教学质量。实验过程中以问题为主导的教学内容，结合知识背景、实验原理、实验方法与数据分析，可增强学生解决问题的能力，提高学生的实践能力与创新能力。将理论课堂中应激原概念融入人体心理应激实验内容中，使理论抽象的概念具体化，更具有感染力，让学生更易于掌握知识。在实验过程中学生学习如何将人体实验数据进行医学统计分析，如何根据统计学结果得出实验结论，如何使用实验图片展示实验数据，记录与分析多种信号之间的相互作用，更加全面地考虑问题等。实验过程中学生科研技能得到强化，有利于增强学生医学统计分析能力与科研能力。人体心理应激实验内容考核包括平时成绩、课堂实验报告评分与最终考核。平时成绩是教师在讲授实验内容时对理论知识、实验注意事项、结果预判等向学生提问，答对加分，可以提高学生参与实验的积极性。课堂实验报告评分主要是对记录实验数据是否完整、分析结果是否正确，尤其是对实验数据变化的分析讨论是否充分等进行评价。此项评分可以考查学生对实验知识的掌握程度，同时该评价可及时反馈给学生，让其了解自身不足，及时改正，提高知识掌握度。在期末最终考核试卷中再次考查该实验内容的知识点，这种过程性考核可以比较全面评价学习效果，符合实验教学。另外由于每间教室有 4 5 个小组同时进行实验，人员较多，实验需要安静环境。在实验过程中需要教师提醒学生保持安静，减少志愿者的外界干扰，否则可能影响实验效果。下一步可以让学生自主设计实验，增设学生感兴趣的实验项目，丰富的课题项目有利于培养创新人才。16 Continuing Medical Education,February 2023,Vol.37,No.2参考文献