Kecepatan reaksi. Mengukur waktu reaksi remaja dan dewasa Apa itu reaksi manusia

KAJIAN PENANDA GENETIK DALAM REALISASI KECEPATAN RESPON MANUSIA TERHADAP STIRITUTA VISUAL

Smirnova Anastasia

kelas 10 "M", MAOU OC Gornostay, RF, Novosibirsk

Voronina Elena Nikolaevna

pembimbing ilmiah, Ph.D. biol. Sains, Peneliti Muda LF IHBFM SORAN, RF, Novosibirsk

Ilyina Maria Vladimirovna

pembimbing ilmiah, guru biologi, MAOU OC Gornostay, Federasi Rusia, Novosibirsk

Artikel ini dikhususkan untuk mempelajari kecepatan reaksi manusia dan gen yang mempengaruhinya. Sebuah penelitian dilakukan terhadap keberadaan gen MSTN dan ACTN3, dan pengaruhnya terhadap kecepatan reaksi manusia saat menggunakan rangsangan visual dipelajari. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, disimpulkan bahwa laju reaksi tidak bergantung pada genotipe gen MSTN dan ACTN3.

1. Perkenalan

Kecepatan reaksi adalah salah satu kualitas utama setiap organisme hidup. Pada saat yang sama, sangat penting bahwa respons terhadap faktor-faktor eksternal yang mengganggu harus segera dilakukan, karena di antara faktor-faktor tersebut tidak hanya berbahaya, tetapi bahkan fatal. Pada manusia, waktu reaksi rata-rata terhadap sinyal visual adalah 0,1-0,3 detik.

Kecepatan reaksi seseorang ditentukan oleh berfungsinya sistem saraf. Ketika seseorang bereaksi terhadap rangsangan yang sangat kuat yang mengancam nyawa, misalnya saat ia menarik tangannya dari kompor yang panas, terjadi refleks sederhana yang tidak melibatkan otak. Dari reseptor, sinyal berjalan sepanjang serabut saraf ke sumsum tulang belakang dan kemudian langsung ke otot, melewati hanya tiga sel saraf - neuron sensorik, interneuron di sumsum tulang belakang, dan neuron motorik. Kecepatan impuls saraf sepanjang proses sel saraf di sini adalah beberapa puluh meter/detik. Faktor penentunya adalah waktu transmisi sinaptik - sekitar 0,1 detik. Perlu dicatat bahwa pertama-tama kita menarik tangan kita dan kemudian merasakan sakit. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa sinyal dari reseptor nyeri ke otak berjalan melalui serabut saraf yang jenisnya berbeda (ada tiga jenis serabut saraf yang berbeda mekanisme transmisi impulsnya) dengan kecepatan lebih rendah yaitu 0,5-2 meter/ detik.

Jika kita berbicara tentang reaksi seseorang terhadap batu bata yang terbang ke arahnya, maka ada juga reaksi refleks: mata mengirimkan sinyal tentang gerakan cepat tidak hanya ke bagian otak tempat mereka diproses (dan kita memahami: “a batu bata terbang”), tetapi juga melalui jalur saraf khusus - ke otot, yang memberikan reaksi penghindaran yang cepat, misalnya melompat menjauh.

Kecepatan reaksi.

Dengan demikian, implementasi sinyal visual untuk pergerakan otot terjadi melalui tahapan sebagai berikut:

1. terjadinya eksitasi pada reseptor (visual, auditori, taktil, dll) yang terlibat dalam persepsi sinyal;

2. transmisi eksitasi ke sistem saraf pusat;

3. transfer informasi sinyal sepanjang jalur saraf, analisisnya dan pembentukan sinyal respons;

4. menghantarkan sinyal respon dari sistem saraf pusat ke otot;

5. eksitasi otot.

Apa yang mempengaruhi kecepatan reaksi?

Kecepatan dan kecepatan gerakan tergantung pada:

1. keadaan sistem saraf pusat dan sistem neuromuskular manusia;

2. ciri-ciri jaringan otot (dari perbandingan serabut cepat dan serabut lambat);

3. kekuatan otot;

4. kemampuan otot untuk cepat berpindah dari keadaan tegang ke keadaan rileks;

5. cadangan energi pada otot (asam adenosin trifosfat - ATP dan kreatin fosfat - CTP);

6. derajat mobilitas sendi;

7. koordinasi gerakan selama pekerjaan kecepatan tinggi;

8. umur dan jenis kelamin;

9. kecepatan otak menerima sinyal dari reseptor dan meneruskannya ke otot

Studi genetik (metode kembar, perbandingan kemampuan kecepatan orang tua dan anak, pengamatan jangka panjang terhadap perubahan indikator kecepatan pada anak yang sama) menunjukkan bahwa kemampuan motorik sangat bergantung pada faktor genotipe. Menurut penelitian ilmiah, laju reaksi sederhana kira-kira 60-88% ditentukan oleh faktor keturunan.

Target:

Cari penanda genetik kecepatan reaksi manusia terhadap rangsangan visual

Tugas:

Menguasai metode pengujian dan teknik penelitian genetik

Pengujian kecepatan reaksi.

Pengumpulan sampel untuk ekstraksi DNA.

Ekstraksi DNA

Penentuan varian gen polimorfik.

2. Kemajuan

2.1 Menguji kecepatan reaksi.

Kami menguji 56 orang di situs http://www.humanbenchmark.com/tests/reactiontime untuk menentukan kecepatan reaksi mereka terhadap rangsangan visual. Inti dari program ini adalah seseorang harus menekan tombol mouse pada saat warna layar berubah. Untuk setiap orang yang diuji, 5 pengukuran dilakukan dan waktu reaksi rata-rata dicatat. Semua pengukuran dilakukan pada pagi hari (semua orang berada dalam kondisi yang sama). Hasilnya, kelas 8 16 orang, kelas 9 17 orang, dan kelas 10 23 orang.

Jumlah orang terbesar memiliki kecepatan reaksi sekitar 265 ms (Gbr. 1).

Gambar 1. Kecepatan reaksi peserta yang diperiksa. Titik biru menunjukkan nilai yang diharapkan pada distribusi normal (hal<0,001)

Di kelas 8, kecepatan reaksi rata-rata adalah 338 ms, di kelas 9 - 276 ms, di kelas 10 - 232 ms.

Gambar 2. Ketergantungan kecepatan reaksi pada kelas pelatihan

Dari Gambar 2 kita melihat bahwa seiring bertambahnya kelas, kecepatan reaksi meningkat (lebih sedikit waktu yang dihabiskan untuk merespons, orang tersebut bereaksi lebih cepat). Saat memproses hasil secara statistik, ditemukan bahwa kemungkinan hasil acak kurang dari 0,1% (p<0,001). Следовательно, выявленная нами зависимость увеличения скорости реакции тестируемых людей с возрастанием класса не случайно, а закономерно.

Gambar 3. Penilaian statistik ketergantungan kecepatan reaksi pada kelas pelatihan

2.2 Pengumpulan sampel untuk ekstraksi DNA.

Seluruh siswa yang menyelesaikan tes kecepatan reaksi diambil epitel bukalnya menggunakan kapas. Kemudian ditempatkan dalam tabung 1,5 ml yang berisi 250 μl Larutan Lisis A1 dan divorteks. Tabung dipanaskan selama 5 menit pada suhu 65°C dan diaduk kembali menggunakan vorteks hingga bahan benar-benar larut. Kemudian batang dihilangkan, dan ditambahkan 20 μl sorben yang diresuspensi dengan pusaran. Isi tabung dicampur dengan pusaran dan dibiarkan di rak selama 2 menit untuk mengendapkan sorben. Suspensi dicampur kembali dan didiamkan selama 7-9 menit. Selanjutnya, sorben diendapkan dalam mikrosentrifugasi selama 30 detik, supernatan dikumpulkan, 400 μl larutan pencuci a2 ditambahkan ke setiap tabung, dan dicampur dengan pusaran sampai sorben tersuspensi kembali sepenuhnya. Kemudian diendapkan pada Microspin selama 30 detik dan supernatannya dikumpulkan. Prosedur pencucian dengan larutan a2 diulangi lagi, dan supernatan dipilih dengan cermat. Dengan cara yang sama, sedimen dicuci dengan etil alkohol 70% satu kali, supernatan dipilih dengan cermat, dan sedimen sorben dikeringkan dengan tutup tabung reaksi dibuka dalam termostat pada suhu 56 °C. Selanjutnya, 100 μl buffer elusi a3 ditambahkan, sorben disuspensikan kembali dengan hati-hati, dan ditempatkan dalam termostat pada suhu 56˚C selama 10 menit. Suspensi diendapkan dalam mikrosentrifugasi dengan kecepatan 13.000 rpm selama 2 menit. Supernatan mengandung DNA yang telah dimurnikan, sampel siap untuk PCR.

2.3 Penentuan varian gen polimorfik.

Sampel DNA sebanyak 5 μl ditempatkan dalam tabung 0,2 ml. Campuran primer ditambahkan ke DNA untuk menentukan substitusi nukleotida pada gen ACTN dan MSTN. Selanjutnya, Taq-DNA polimerase, nukleotida, dan buffer polimerase ditambahkan ke dalam tabung, dan campuran ditempatkan dalam cycler untuk PCR. Prinsip penentuan substitusi nukleotida terdiri dari penyalinan berulang bagian DNA yang mengandung substitusi nukleotida dan interaksi bagian ini dengan probe berlabel. Salah satu probe melengkapi urutan nukleotida dengan huruf “normal”, dan probe lainnya melengkapi urutan nukleotida dengan huruf “mutan”. Hasilnya, pada grafik kita melihat pancaran salah satu probe jika seseorang hanya memiliki satu huruf (homozigot) atau kedua probe dalam kasus heterozigot (Gbr. 4).

Gambar 4. Grafik akumulasi fluoresensi berdasarkan genotipe G / A gen MSTN

Jadi, kami mengetik semua sampel DNA yang dikumpulkan (Gbr. 5).

Gambar 5. Grafik akumulasi fluoresensi untuk semua sampel yang diteliti (a. ACTN , B. MSTN )

Sayangnya, tidak semua sampel bisa diketik. Hasil genotipe ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1.

Hasil penelitian untuk sampel yang dikumpulkan

Gen MSTN mengkode protein myostatin (juga dikenal sebagai faktor pertumbuhan dan diferensiasi 8), protein yang menghambat pertumbuhan dan diferensiasi jaringan otot. Penelitian pada hewan menunjukkan bahwa memblokir aksi myostatin menghasilkan peningkatan yang signifikan dalam massa otot tanpa jaringan lemak. Substitusi nukleotida G->A yang dipelajari menyebabkan munculnya kodon stop prematur pada posisi 313 protein dan dengan demikian mengurangi jumlah myostatin, yang menyebabkan peningkatan massa otot dan meningkatkan kinerja kecepatan.

Gen ACTN3 merupakan ciri serabut otot tipe 2 (fast twitch) pada otot rangka. Gen ACTN3 mengandung polimorfisme R577X, yang mengakibatkan penggantian arginin (alel C) pada posisi 577 dengan kodon stop (alel T). Adanya mutasi ini mengakibatkan otot tidak mengandung protein a-actinin-3. Namun, patologi otot tidak diamati pada orang seperti itu, karena a-actinin-2 mengkompensasi ketidakhadirannya pada cakram Z serat otot. Pada saat yang sama, kehadiran alel 577R, yang menunjukkan adanya protein a-actinin-3 dalam otot rangka, memberikan keuntungan bagi individu dalam manifestasi kualitas fisik kecepatan-kekuatan.

Dalam penelitian kami, tidak ada ketergantungan yang signifikan secara statistik dari laju reaksi pada genotipe yang terungkap (Gbr. 6) - untuk gen ACTN, tingkat kesesuaian antara hasil pada kelompok yang berbeda adalah 97%, untuk MSTN - 80%.

Gambar 6. Ketergantungan laju reaksi pada genotipe (a. ACTN , B. MSTN )

Hal ini mungkin disebabkan oleh fakta bahwa beberapa sampel tidak di-genotipe. Mungkin juga penerapan kecepatan reaksi seseorang terhadap rangsangan visual bergantung pada gen lain.

3. Hasil

· Sampel DNA dikumpulkan.

· Kecepatan reaksi subjek tes ditentukan.

· Kami telah menunjukkan bahwa kecepatan reaksi meningkat (lebih sedikit waktu yang dihabiskan untuk merespons) dengan meningkatnya kelas.

· Genotipe gen ACTN dan MSTN ditentukan untuk beberapa subjek yang diuji.

· Tidak ditemukan ketergantungan yang signifikan secara statistik antara laju reaksi terhadap genotipe.

4. Kesimpulan

Kami mempelajari penanda genetik dari kecepatan reaksi manusia terhadap rangsangan visual. Ditemukan bahwa kecepatan reaksi meningkat (waktu reaksi menurun) seiring bertambahnya kelas dan tidak bergantung pada genotipe gen ACTN dan MSTN.

Rencana masa depan

Menyelesaikan penentuan genotipe seluruh sampel untuk gen ACTN dan MSTN. Melakukan penelitian terhadap penanda genetik lainnya (mempengaruhi kecepatan transmisi sinyal saraf).

Bibliografi:

1.Sapin M.R., Nikityuk D.B. Anatomi manusia. Dalam 3 volume. M.1998.T.3.

2. Fisiologi manusia / Ed. R. Schmidt dan G. Tevs. M.: Mir, 1996, jilid 1.

Penentuan kecepatan reaksi

Adakah yang belum pernah mendengar ungkapan “kecepatan respon”? Berapa kali kita “menyimpan” mug dan piring di saat-saat terakhir? Berapa kali dia menentukan hasil kompetisi, lari estafet, dan kompetisi? Hal-hal yang tidak terduga dapat terjadi pada siapa saja, baik di rumah maupun di jalan, kapan saja, dan seterusnya
kesehatannya akan langsung bergantung pada kecepatan reaksinya. Tapi itu diperlukan tidak hanya untuk kehidupan biasa. Ini adalah kualitas profesional yang penting bagi astronot, pilot, pelaut, personel militer, atlet, pengemudi, dan operator. Ratusan profesi, ribuan situasi, setiap hari.

Mungkin banyak orang yang ingin mengetahui kecepatan reaksinya atau mendapatkan jawaban atas pertanyaan: “Apakah saya bisa mengejar Schumacher?” Apakah saya bisa menjadi pilot atau hanya sedikit meningkatkan kecepatan reaksi saya?
Apa yang perlu dilakukan untuk ini?

Pertama, Anda perlu mengukurnya. Tidak sulit untuk menebak bahwa kecepatan atau kecepatan suatu reaksi diukur dengan waktu, lebih tepatnya, dengan waktu terjadinya reaksi refleks terkondisi sederhana. .

Itu diukur menggunakan instrumen kompleks - chronoreflexometer,

dan sarana yang sangat sederhana dan mudah diakses, misalnya penguasa sekolah. Omong-omong, tidak kalah akuratnya.
Ingat... segala sesuatu yang cerdik itu sederhana.

Mengukur respons refleks terkondisi sederhana

Reaksi refleks terkondisi sederhana dilakukan sebagai gerakan sederhana sebagai respons terhadap sinyal sederhana. Hubungan sinyal-gerakan diatur oleh instruksi yang diucapkan oleh asisten laboratorium.

instruksi
“Anda ditawari tes mengukur waktu reaksi menggunakan penggaris sekolah. Perlu menangkapnya
dalam terjun bebas.

Pengukuran dilakukan sambil berdiri. Jaga tangan terdepan Anda (tangan kanan untuk orang yang tidak kidal) setinggi dada. Besar
dan jari telunjuk harus didekatkan sedekat mungkin, tetapi tidak menyentuh permukaan penggaris. Tanda nol harus ditempatkan setinggi tepi atas jari telunjuk. Segera setelah Anda melihat penggaris jatuh, Anda harus mengambilnya. Tidak ada perintah tambahan yang akan dikeluarkan.
Pengukuran dilakukan sebanyak 3 kali. Siap? Hati-hati."

Prosedur
Pengukuran dilakukan oleh dua orang. Pembacaan dilakukan pada batas atas jari telunjuk.

Interpretasi hasil pengukuran
Setelah pengukuran, mean aritmatika dari ketiga pengukuran dihitung dan dibandingkan dengan norma.

Norma

File video “Mengukur waktu reaksi”

Dan kini informasi bagi mereka yang masih ingin mendapatkan jawaban atas pertanyaannya.

Bagaimana cara mengubah sentimeter ke milidetik?

Apa batasan kecepatan reaksi manusia?

Kecepatan reaksi seseorang ditentukan oleh berfungsinya sistem saraf. Ketika seseorang bereaksi terhadap iritasi yang sangat kuat yang mengancam nyawa, misalnya saat dia menarik tangannya dari benda panas -
refleks sederhana ikut berperan, di mana otak tidak ambil bagian. Sinyal dari reseptor
sepanjang serabut saraf ia menuju ke sumsum tulang belakang dan kemudian langsung ke otot, melewati hanya tiga sel saraf - neuron sensorik, interneuron di sumsum tulang belakang, dan neuron motorik. Kecepatan impuls saraf sepanjang proses sel saraf di sini adalah beberapa puluh meter/detik. Faktor penentunya adalah waktu transmisi sinaptik - sekitar 0,1 detik.

Pertama, orang tersebut menarik tangannya, lalu merasakan sakit. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa dari reseptor rasa sakit masuk
Sinyal otak bergerak sepanjang jenis serabut saraf yang berbeda dengan kecepatan lebih rendah.

Jika kita berbicara tentang reaksi seseorang terhadap batu yang terbang ke arahnya, maka ada juga reaksi refleks: mata mengirimkan sinyal tentang gerakan cepat tidak hanya ke bagian otak tempat mereka diproses (dan kita memahami: “a batu terbang”), tetapi juga melalui jalur saraf khusus - ke otot, yang memberikan reaksi penghindaran yang cepat - bergerak ke samping, melompat menjauh, dll.

Jika kita berbicara tentang reaksi saat bermain tenis, maka peningkatan reaksi secara bertahap dikaitkan dengan pembentukan refleks stereotip yang memungkinkan Anda bereaksi tanpa partisipasi korteks serebral (tanpa berpikir), dan, yang paling penting, reaksi tersebut dilakukan tanpa umpan balik, yaitu tidak ada penyesuaian gerakan yang konstan. Dan ketika kita baru belajar melakukan gerakan baru, terjadi interaksi yang kompleks: sinyal tentang tindakan dikirim ke otot, sinyal tentang hasil tindakan dikirim kembali dari otot,
dan penyesuaian sedang berlangsung, yaitu. otot bergerak di bawah kendali konstan, yang membutuhkan banyak waktu.
Semua proses ini melibatkan berbagai area otak kecil dan beberapa struktur otak lainnya.

Cara meningkatkan kecepatan reaksi Anda

Kecepatan reaksi manusia dapat ditingkatkan. Anda dapat belajar merespons rangsangan yang mendahului suatu tindakan. Misalnya, bukan untuk pukulan seorang petinju, tetapi untuk mempersiapkannya - lagi pula, sebelumnya
memukul musuh pasti akan melihat ke sasaran, mengubah posisinya, menegangkan ototnya, menarik napas... Waktunya lebih dari cukup. Anda hanya perlu mengembangkan refleks terkondisi, menanamkan stimulus baru di alam bawah sadar
dan tanggapan terhadapnya.

Latihan ini dapat membantu Anda dalam hal ini:

Permainan petasan.
Mitra pertama berdiri dan memposisikan telapak tangannya yang terbuka sehingga nyaman bagi mitra kedua untuk memukulnya. Misalnya, dia berdiri menyamping ke orang kedua, memegang telapak tangannya yang terbuka di depannya. Mitra kedua menyerang
telapak tangan yang pertama pada waktu yang sewenang-wenang. Tugas pertama mencabut telapak tangan, tugas kedua memukul. Anda dapat mencatat skor. Kemudian mitranya berubah. Prinsip yang melekat pada permainan ini dapat ditransfer ke tindakan teknis lainnya, misalnya memotong dan menghindari tendangan di level bawah.

Diketahui bahwa reaksi bawah sadar yang berhubungan dengan belahan otak kanan jauh lebih cepat dibandingkan dengan reaksi sadar yang berhubungan dengan belahan otak kiri. Masuk akal untuk berasumsi bahwa di alam bawah sadar itulah
respons terhadap stimulus tertentu mungkin telah ditentukan sebelumnya. Dan ini dicapai melalui pengulangan gerakan yang berulang-ulang selama latihan. Secara total, Anda perlu mencetak sekitar 5-10 ribu repetisi, dan tidak masuk akal untuk melakukan lebih dari 300 repetisi sekaligus. 300 adalah angka yang cukup besar, pada dasarnya berhasil
tidak lebih dari 200 gerakan per latihan, maka ternyata asimilasi pola motorik bawah sadar idealnya membutuhkan waktu sekitar dua bulan. Reaksi motorik harus dilakukan pada tingkat refleks terkondisi, dan untuk ini, seperti yang Anda lihat, diperlukan pelatihan yang serius.

Teman-teman, ada 2 berita - buruk dan baik:

Buruk: kecepatan reaksi Anda tidak dapat diubah secara fisiologis; itu adalah bawaan.

Bagus: tetapi kondisi psikologis munculnya suatu reaksi bisa berbeda-beda - dan saya akan memberi tahu Anda caranya.

Kami tidak akan menulis tentang pentingnya kecepatan reaksi bagi pelacak - sudah jelas.

Kecepatan reaksi adalah waktu dari awal sinyal sampai respon tubuh.

Di laboratorium Wundt, psikolog Rusia Lange menemukan adanya dua jenis reaksi berbeda, yang disebutnya motorik dan sensorik.

Respon sensorik adalah waktu dari awal munculnya sinyal hingga persepsinya (kesadaran), yaitu. perhatian subjek diarahkan untuk menunggu sinyal.

Motor - waktu dari awal sinyal sampai terjadinya gerakan respon, mis. perhatian diarahkan pada tindakan yang akan datang.

Hebatnya, reaksi motorik hampir 2 kali lebih cepat dibandingkan reaksi sensorik.

Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa reaksi motorik bukanlah reaksi mental sepenuhnya, tetapi hanya refleks otak, karena tindakan tersebut sudah termasuk dalam “program” dan, tidak seperti reaksi sensorik, tidak ada proses persepsi dan keputusan kehendak. di dalamnya, hanya refleks. Hal ini juga terjadi karena sumsum tulang belakang dan medula oblongata bertanggung jawab atas respons motorik - “komputer yang lebih sederhana namun lebih cepat” dibandingkan dengan bagian otak lainnya.

Waktu reaksi seseorang bergantung pada modalitas stimulus - jenis sinyal stimulus, intensitas stimulus, pelatihan, suasana hati untuk menerima sinyal, usia dan jenis kelamin, serta kompleksitas reaksi.

Misalnya, informasi visual dirasakan paling cepat. Orang normal secara visual melihat 3-5 ribu karakter per menit. Dengan pelatihan, kecepatan persepsi informasi meningkat. Guinness Book of Records mencatat pembacaan teks dengan kecepatan 150 ribu karakter per menit. Informasi pendengaran dirasakan lebih lambat. Kecepatan persepsi maksimum berkisar antara 300 hingga 1000 karakter per menit. Bau adalah yang paling lambat untuk dirasakan. Seseorang merasakan satu bau dari beberapa detik hingga sepuluh menit.

Jadi ada baiknya ketika kita terjatuh, kita akan fokus pada pembacaan sensitivitas sentuhan, visual dan vestibular, dan bukan pada (kemungkinan) munculnya bau spesifik hidrogen sulfida.J.

Untuk pertimbangan lebih lanjut, kami akan menjelaskan 3 situasi berbeda:

1) Ketika seseorang menarik tangannya dari benda panas, refleks sederhana ikut berperan, di mana otak tidak ambil bagian. Dari reseptor, sinyal berjalan sepanjang serabut saraf ke sumsum tulang belakang dan kemudian langsung ke otot, melewati hanya tiga sel saraf (ya, hanya 3): neuron sensorik, interneuron di sumsum tulang belakang, dan neuron motorik. Kecepatan impuls saraf sepanjang proses sel saraf di sini adalah beberapa puluh meter/detik. Faktor penentunya adalah waktu transmisi sinaptik - sekitar 0,1 detik. Pertama, orang tersebut menarik tangannya, lalu merasakan sakit.

2) Jika kita berbicara tentang reaksi seseorang terhadap batu yang terbang ke arahnya, maka ada juga reaksi refleks: mata mengirimkan sinyal tentang gerakan cepat tidak hanya ke bagian otak tempat mereka diproses (dan kita memahami: “a batu terbang”), tetapi juga melalui jalur saraf khusus - ke otot, yang memberikan reaksi penghindaran yang cepat - bergerak ke samping, melompat menjauh, dll.

3) Jika kita berbicara tentang reaksi saat bermain tenis, maka peningkatan reaksi secara bertahap dikaitkan dengan pembentukan refleks stereotip yang memungkinkan Anda bereaksi tanpa partisipasi korteks serebral (tanpa berpikir). Dan ketika kita baru belajar melakukan gerakan baru, terjadi interaksi yang kompleks: sinyal tentang tindakan dikirim ke otot, sinyal tentang hasil tindakan dikirim kembali darinya, dan terjadi penyesuaian. Semua proses ini melibatkan berbagai area otak kecil dan beberapa struktur otak lainnya.

KAJIAN PENANDA GENETIK DALAM REALISASI KECEPATAN RESPON MANUSIA TERHADAP STIRITUTA VISUAL

Smirnova Anastasia

kelas 10 "M", MAOU OC Gornostay, RF, Novosibirsk

Voronina Elena Nikolaevna

pembimbing ilmiah, Ph.D. biol. Sains, Peneliti Muda LF IHBFM SORAN, RF, Novosibirsk

Ilyina Maria Vladimirovna

pembimbing ilmiah, guru biologi, MAOU OC Gornostay, Federasi Rusia, Novosibirsk

Artikel ini dikhususkan untuk mempelajari kecepatan reaksi manusia dan gen yang mempengaruhinya. Sebuah penelitian dilakukan terhadap keberadaan gen MSTN dan ACTN3, dan pengaruhnya terhadap kecepatan reaksi manusia saat menggunakan rangsangan visual dipelajari. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, disimpulkan bahwa laju reaksi tidak bergantung pada genotipe gen MSTN dan ACTN3.

1. Perkenalan

Kecepatan reaksi adalah salah satu kualitas utama setiap organisme hidup. Pada saat yang sama, sangat penting bahwa respons terhadap faktor-faktor eksternal yang mengganggu harus segera dilakukan, karena di antara faktor-faktor tersebut tidak hanya berbahaya, tetapi bahkan fatal. Pada manusia, waktu reaksi rata-rata terhadap sinyal visual adalah 0,1-0,3 detik.

Kecepatan reaksi seseorang ditentukan oleh berfungsinya sistem saraf. Ketika seseorang bereaksi terhadap rangsangan yang sangat kuat yang mengancam nyawa, misalnya saat ia menarik tangannya dari kompor yang panas, terjadi refleks sederhana yang tidak melibatkan otak. Dari reseptor, sinyal berjalan sepanjang serabut saraf ke sumsum tulang belakang dan kemudian langsung ke otot, melewati hanya tiga sel saraf - neuron sensorik, interneuron di sumsum tulang belakang, dan neuron motorik. Kecepatan impuls saraf sepanjang proses sel saraf di sini adalah beberapa puluh meter/detik. Faktor penentunya adalah waktu transmisi sinaptik - sekitar 0,1 detik. Perlu dicatat bahwa pertama-tama kita menarik tangan kita dan kemudian merasakan sakit. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa sinyal dari reseptor nyeri ke otak berjalan melalui serabut saraf yang jenisnya berbeda (ada tiga jenis serabut saraf yang berbeda mekanisme transmisi impulsnya) dengan kecepatan lebih rendah yaitu 0,5-2 meter/ detik.

Jika kita berbicara tentang reaksi seseorang terhadap batu bata yang terbang ke arahnya, maka ada juga reaksi refleks: mata mengirimkan sinyal tentang gerakan cepat tidak hanya ke bagian otak tempat mereka diproses (dan kita memahami: “a batu bata terbang”), tetapi juga melalui jalur saraf khusus - ke otot, yang memberikan reaksi penghindaran yang cepat, misalnya melompat menjauh.

Kecepatan reaksi.

Dengan demikian, implementasi sinyal visual untuk pergerakan otot terjadi melalui tahapan sebagai berikut:

1. terjadinya eksitasi pada reseptor (visual, auditori, taktil, dll) yang terlibat dalam persepsi sinyal;

2. transmisi eksitasi ke sistem saraf pusat;

3. transfer informasi sinyal sepanjang jalur saraf, analisisnya dan pembentukan sinyal respons;

4. menghantarkan sinyal respon dari sistem saraf pusat ke otot;

5. eksitasi otot.

Apa yang mempengaruhi kecepatan reaksi?

Kecepatan dan kecepatan gerakan tergantung pada:

1. keadaan sistem saraf pusat dan sistem neuromuskular manusia;

2. ciri-ciri jaringan otot (dari perbandingan serabut cepat dan serabut lambat);

3. kekuatan otot;

4. kemampuan otot untuk cepat berpindah dari keadaan tegang ke keadaan rileks;

5. cadangan energi pada otot (asam adenosin trifosfat - ATP dan kreatin fosfat - CTP);

6. derajat mobilitas sendi;

7. koordinasi gerakan selama pekerjaan kecepatan tinggi;

8. umur dan jenis kelamin;

9. kecepatan otak menerima sinyal dari reseptor dan meneruskannya ke otot

Studi genetik (metode kembar, perbandingan kemampuan kecepatan orang tua dan anak, pengamatan jangka panjang terhadap perubahan indikator kecepatan pada anak yang sama) menunjukkan bahwa kemampuan motorik sangat bergantung pada faktor genotipe. Menurut penelitian ilmiah, laju reaksi sederhana kira-kira 60-88% ditentukan oleh faktor keturunan.

Target:

Cari penanda genetik kecepatan reaksi manusia terhadap rangsangan visual

Tugas:

Menguasai metode pengujian dan teknik penelitian genetik

Pengujian kecepatan reaksi.

Pengumpulan sampel untuk ekstraksi DNA.

Ekstraksi DNA

Penentuan varian gen polimorfik.

2. Kemajuan

2.1 Menguji kecepatan reaksi.

Kami menguji 56 orang di situs http://www.humanbenchmark.com/tests/reactiontime untuk menentukan kecepatan reaksi mereka terhadap rangsangan visual. Inti dari program ini adalah seseorang harus menekan tombol mouse pada saat warna layar berubah. Untuk setiap orang yang diuji, 5 pengukuran dilakukan dan waktu reaksi rata-rata dicatat. Semua pengukuran dilakukan pada pagi hari (semua orang berada dalam kondisi yang sama). Hasilnya, kelas 8 16 orang, kelas 9 17 orang, dan kelas 10 23 orang.

Jumlah orang terbesar memiliki kecepatan reaksi sekitar 265 ms (Gbr. 1).

Gambar 1. Kecepatan reaksi peserta yang diperiksa. Titik biru menunjukkan nilai yang diharapkan pada distribusi normal (hal<0,001)

Di kelas 8, kecepatan reaksi rata-rata adalah 338 ms, di kelas 9 - 276 ms, di kelas 10 - 232 ms.

Gambar 2. Ketergantungan kecepatan reaksi pada kelas pelatihan

Dari Gambar 2 kita melihat bahwa seiring bertambahnya kelas, kecepatan reaksi meningkat (lebih sedikit waktu yang dihabiskan untuk merespons, orang tersebut bereaksi lebih cepat). Saat memproses hasil secara statistik, ditemukan bahwa kemungkinan hasil acak kurang dari 0,1% (p<0,001). Следовательно, выявленная нами зависимость увеличения скорости реакции тестируемых людей с возрастанием класса не случайно, а закономерно.

Gambar 3. Penilaian statistik ketergantungan kecepatan reaksi pada kelas pelatihan

2.2 Pengumpulan sampel untuk ekstraksi DNA.

Seluruh siswa yang menyelesaikan tes kecepatan reaksi diambil epitel bukalnya menggunakan kapas. Kemudian ditempatkan dalam tabung 1,5 ml yang berisi 250 μl Larutan Lisis A1 dan divorteks. Tabung dipanaskan selama 5 menit pada suhu 65°C dan diaduk kembali menggunakan vorteks hingga bahan benar-benar larut. Kemudian batang dihilangkan, dan ditambahkan 20 μl sorben yang diresuspensi dengan pusaran. Isi tabung dicampur dengan pusaran dan dibiarkan di rak selama 2 menit untuk mengendapkan sorben. Suspensi dicampur kembali dan didiamkan selama 7-9 menit. Selanjutnya, sorben diendapkan dalam mikrosentrifugasi selama 30 detik, supernatan dikumpulkan, 400 μl larutan pencuci a2 ditambahkan ke setiap tabung, dan dicampur dengan pusaran sampai sorben tersuspensi kembali sepenuhnya. Kemudian diendapkan pada Microspin selama 30 detik dan supernatannya dikumpulkan. Prosedur pencucian dengan larutan a2 diulangi lagi, dan supernatan dipilih dengan cermat. Dengan cara yang sama, sedimen dicuci dengan etil alkohol 70% satu kali, supernatan dipilih dengan cermat, dan sedimen sorben dikeringkan dengan tutup tabung reaksi dibuka dalam termostat pada suhu 56 °C. Selanjutnya, 100 μl buffer elusi a3 ditambahkan, sorben disuspensikan kembali dengan hati-hati, dan ditempatkan dalam termostat pada suhu 56˚C selama 10 menit. Suspensi diendapkan dalam mikrosentrifugasi dengan kecepatan 13.000 rpm selama 2 menit. Supernatan mengandung DNA yang telah dimurnikan, sampel siap untuk PCR.

2.3 Penentuan varian gen polimorfik.

Sampel DNA sebanyak 5 μl ditempatkan dalam tabung 0,2 ml. Campuran primer ditambahkan ke DNA untuk menentukan substitusi nukleotida pada gen ACTN dan MSTN. Selanjutnya, Taq-DNA polimerase, nukleotida, dan buffer polimerase ditambahkan ke dalam tabung, dan campuran ditempatkan dalam cycler untuk PCR. Prinsip penentuan substitusi nukleotida terdiri dari penyalinan berulang bagian DNA yang mengandung substitusi nukleotida dan interaksi bagian ini dengan probe berlabel. Salah satu probe melengkapi urutan nukleotida dengan huruf “normal”, dan probe lainnya melengkapi urutan nukleotida dengan huruf “mutan”. Hasilnya, pada grafik kita melihat pancaran salah satu probe jika seseorang hanya memiliki satu huruf (homozigot) atau kedua probe dalam kasus heterozigot (Gbr. 4).

Gambar 4. Grafik akumulasi fluoresensi berdasarkan genotipe G / A gen MSTN

Jadi, kami mengetik semua sampel DNA yang dikumpulkan (Gbr. 5).

Gambar 5. Grafik akumulasi fluoresensi untuk semua sampel yang diteliti (a. ACTN , B. MSTN )

Sayangnya, tidak semua sampel bisa diketik. Hasil genotipe ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1.

Hasil penelitian untuk sampel yang dikumpulkan

Gen MSTN mengkode protein myostatin (juga dikenal sebagai faktor pertumbuhan dan diferensiasi 8), protein yang menghambat pertumbuhan dan diferensiasi jaringan otot. Penelitian pada hewan menunjukkan bahwa memblokir aksi myostatin menghasilkan peningkatan yang signifikan dalam massa otot tanpa jaringan lemak. Substitusi nukleotida G->A yang dipelajari menyebabkan munculnya kodon stop prematur pada posisi 313 protein dan dengan demikian mengurangi jumlah myostatin, yang menyebabkan peningkatan massa otot dan meningkatkan kinerja kecepatan.

Gen ACTN3 merupakan ciri serabut otot tipe 2 (fast twitch) pada otot rangka. Gen ACTN3 mengandung polimorfisme R577X, yang mengakibatkan penggantian arginin (alel C) pada posisi 577 dengan kodon stop (alel T). Adanya mutasi ini mengakibatkan otot tidak mengandung protein a-actinin-3. Namun, patologi otot tidak diamati pada orang seperti itu, karena a-actinin-2 mengkompensasi ketidakhadirannya pada cakram Z serat otot. Pada saat yang sama, kehadiran alel 577R, yang menunjukkan adanya protein a-actinin-3 dalam otot rangka, memberikan keuntungan bagi individu dalam manifestasi kualitas fisik kecepatan-kekuatan.

Dalam penelitian kami, tidak ada ketergantungan yang signifikan secara statistik dari laju reaksi pada genotipe yang terungkap (Gbr. 6) - untuk gen ACTN, tingkat kesesuaian antara hasil pada kelompok yang berbeda adalah 97%, untuk MSTN - 80%.

Gambar 6. Ketergantungan laju reaksi pada genotipe (a. ACTN , B. MSTN )

Hal ini mungkin disebabkan oleh fakta bahwa beberapa sampel tidak di-genotipe. Mungkin juga penerapan kecepatan reaksi seseorang terhadap rangsangan visual bergantung pada gen lain.

3. Hasil

· Sampel DNA dikumpulkan.

· Kecepatan reaksi subjek tes ditentukan.

· Kami telah menunjukkan bahwa kecepatan reaksi meningkat (lebih sedikit waktu yang dihabiskan untuk merespons) dengan meningkatnya kelas.

· Genotipe gen ACTN dan MSTN ditentukan untuk beberapa subjek yang diuji.

· Tidak ditemukan ketergantungan yang signifikan secara statistik antara laju reaksi terhadap genotipe.

4. Kesimpulan

Kami mempelajari penanda genetik dari kecepatan reaksi manusia terhadap rangsangan visual. Ditemukan bahwa kecepatan reaksi meningkat (waktu reaksi menurun) seiring bertambahnya kelas dan tidak bergantung pada genotipe gen ACTN dan MSTN.

Rencana masa depan

Menyelesaikan penentuan genotipe seluruh sampel untuk gen ACTN dan MSTN. Melakukan penelitian terhadap penanda genetik lainnya (mempengaruhi kecepatan transmisi sinyal saraf).

Bibliografi:

1.Sapin M.R., Nikityuk D.B. Anatomi manusia. Dalam 3 volume. M.1998.T.3.

2. Fisiologi manusia / Ed. R. Schmidt dan G. Tevs. M.: Mir, 1996, jilid 1.

Waktu reaksi manusia

waktu dari awal sinyal hingga respons tubuh. Ini dibagi menjadi 3 fase: waktu perjalanan impuls saraf dari reseptor (Lihat Reseptor) ke korteks serebral; waktu yang diperlukan untuk memproses impuls saraf dan mengatur respon pada sistem saraf pusat; waktu respons tubuh. V.r. h tergantung pada modalitas stimulus, dengan kata lain, pada jenis sinyal stimulus, intensitas stimulus, pelatihan, kecenderungan untuk merasakan sinyal, usia dan jenis kelamin, kompleksitas reaksi (sederhana atau selektif). V.r. h. terhadap rangsangan independen yang terpisah sangat bervariasi. Untuk reaksi sederhana, rata-rata V. r. h.dalam kasus yang paling menguntungkan, tidak kurang dari 0,15 detik(pengenalan gambar visual tidak kurang dari 0,4 detik). V.r. jam kerja adalah salah satu faktor terpenting dalam pemilihan profesional; sangat penting dalam menentukan kemampuan psikofisiologis seseorang untuk melakukan pekerjaan sebagai operator, pilot, astronot, pengemudi, dll.

Ensiklopedia Besar Soviet. - M.: Ensiklopedia Soviet. 1969-1978 .

Lihat apa itu “Waktu reaksi manusia” di kamus lain:

Waktu dari awal sinyal hingga respon tubuh. V.r.h. salah satu faktor terpenting dalam seleksi profesional, yang menentukan kemampuan psikofisiologis seseorang untuk melakukan pekerjaan sesuai dengan persyaratan keselamatan. Untuk yang sederhana... ... Kamus situasi darurat

Interval waktu dari awal tubuh terpapar bahan iritan hingga respon tubuh. Terdiri dari tiga fase: waktu perjalanan impuls saraf dari reseptor ke korteks serebral; waktu yang dibutuhkan untuk persepsi gugup...... Ensiklopedia teknologi

Waktu reaksi manusia- interval waktu dari saat sinyal tiba hingga respons tubuh. Karakteristik kuantitatif V.r. memainkan peran penting dalam memecahkan masalah tertentu keahlian teknis otomotif; berfungsi sebagai kriteria untuk menentukan kesesuaian... ... Ensiklopedia forensik

Manusia adalah selang waktu dari saat sinyal tiba hingga respon tubuh. waktu reaksi adalah salah satu kriteria yang dapat digunakan untuk menilai kesesuaian seseorang terhadap profesi seperti operator, petugas operator, pengemudi, astronot, dan... ... Kamus Ensiklopedis Besar

waktu reaksi- interval waktu antara penyajian sinyal apa pun (optik, akustik, sentuhan, dll.) dan awal respons subjek terhadap sinyal ini, ditentukan oleh instruksi. Waktu reaksi motorik paling sederhana yang mencatat fakta kemunculan... Ensiklopedia psikologi yang bagus

Interval antara hadirnya suatu stimulus dan timbulnya suatu respon, yang biasanya terekam dalam bidang motorik. Untuk rangsangan dengan modalitas yang berbeda, waktu reaksinya berbeda: reaksi tercepat diwujudkan sebagai respons terhadap pendengaran... ... Kamus Psikologi

waktu reaksi- 3.1 waktu reaksi: Selang waktu antara penerapan zat uji pada lokasi kebocoran dan munculnya sinyal keluaran pendeteksi kebocoran. Sumber: dokumen asli 3.34 waktu respons: Waktu,... ... Buku referensi kamus istilah dokumentasi normatif dan teknis

Manusia, selang waktu dari saat sinyal tiba hingga respon tubuh. Waktu reaksi merupakan salah satu kriteria yang dapat digunakan untuk menilai kesesuaian seseorang terhadap profesi seperti operator, operator, pengemudi, astronot, dan... ... kamus ensiklopedis

Waktu reaksi- Waktu dari saat iritasi reseptor hingga timbulnya reaksi refleks. * * * interval waktu dari saat stimulus apa pun diberikan hingga respons tubuh. Bagian dari masa ini adalah masa laten (tersembunyi). V.r....... Kamus Ensiklopedis Psikologi dan Pedagogi

Bagi seseorang, waktu dari saat sinyal diterima hingga respons tubuh. Ini dibagi menjadi 3 fase: waktu perjalanan impuls saraf dari reseptor ke korteks serebral; waktu yang diperlukan untuk memproses impuls saraf dan mengatur respons... ... Kamus Besar Ensiklopedis Politeknik

Buku

• Psikologi seseorang di pesawat terbang, Z. Geratewohl. Buku ini mengkaji permasalahan psikologi pilot dalam kaitannya dengan perkembangan penerbangan, proses persepsi dan reaksi dalam penerbangan, serta bentuk reaksi dan perilaku manusia yang terkait dengan penerbangan. Buku…