Greitoji reakcija. Paauglių ir suaugusiųjų reakcijos laiko matavimas Kas yra žmogaus reakcija

GENETINIŲ ŽYMEKLIŲ TYRIMAS ŽMOGAUS ATSAKYMO Į VIZUALINIUS STIPRIUS GREIČIO REALIZAVIMUI

Smirnova Anastasija

10 klasė „M“, MAOU OC Gornostay, RF, Novosibirskas

Voronina Elena Nikolaevna

mokslinis vadovas, dr. biol. Mokslai, jaunesnysis mokslo darbuotojas LF IHBFM SORAN, RF, Novosibirskas

Iljina Marija Vladimirovna

mokslinis vadovas, biologijos mokytojas, MAOU OC Gornostay, Rusijos Federacija, Novosibirskas

Straipsnis skirtas žmogaus reakcijos greičio ir jį įtakojančių genų tyrimui. Buvo atliktas MSTN ir ACTN3 genų buvimo tyrimas bei jų įtaka žmogaus reakcijos greičiui naudojant regos dirgiklius. Remiantis atliktu tyrimu, buvo padaryta išvada, kad reakcijos greitis nepriklauso nuo MSTN ir ACTN3 genų genotipų.

1. Įvadas

Reakcijos greitis yra viena iš pagrindinių bet kurio gyvo organizmo savybių. Tuo pačiu metu labai svarbu, kad reakcija į išorinius dirginančius veiksnius būtų nedelsiant, nes tarp jų gali būti ne tik pavojingų, bet net mirtinų. Žmonėms vidutinė reakcijos į regimąjį signalą laikas yra 0,1–0,3 sekundės.

Žmogaus reakcijos greitį lemia nervų sistemos veikla. Kai žmogus reaguoja į labai stiprų dirginimą, kuris kelia pavojų gyvybei, pavyzdžiui, atitraukia ranką nuo karštos viryklės, įvyksta paprastas refleksas, kuriame smegenys nedalyvauja. Iš receptoriaus signalas nukeliauja palei nervinę skaidulą į nugaros smegenis, o po to tiesiai į raumenis, praeina tik per tris nervines ląsteles – jutiminį neuroną, nugaros smegenų interneuroną ir motorinį neuroną. Nervinio impulso greitis išilgai nervinių ląstelių procesų čia siekia keliasdešimt metrų/sek. Lemiamas veiksnys yra sinapsinio perdavimo laikas – apie 0,1 sek. Reikia pažymėti, kad pirmiausia atitraukiame ranką, o tada jaučiame skausmą. Taip yra dėl to, kad signalas iš skausmo receptorių į smegenis keliauja skirtingo tipo nervinėmis skaidulomis (nervinių skaidulų yra trijų tipų, besiskiriančių impulsų perdavimo mechanizmu) mažesniu 0,5-2 metrų greičiu. sek.

Jei kalbame apie žmogaus reakciją į jį skriejančią plytą, tai yra ir refleksinė reakcija: akis perduoda signalą apie greitą judėjimą ne tik į tas smegenų dalis, kuriose jie yra apdorojami (o mes suprantame: „a plyta skraido“), bet ir per specialius nervų takus – į raumenis, o tai suteikia greitą vengimo reakciją, pavyzdžiui, nušokti.

Greitoji reakcija.

Taigi vizualinis raumenų judėjimo signalas įgyvendinamas šiais etapais:

1. signalo suvokime dalyvaujančiame receptoryje (regimo, klausos, lytėjimo ir kt.) sužadinimo atsiradimas;

2. sužadinimo perdavimas į centrinę nervų sistemą;

3. signalo informacijos perdavimas nerviniais takais, jo analizė ir atsako signalo formavimas;

4. atsako signalo iš centrinės nervų sistemos vedimas į raumenis;

5. raumenų sužadinimas.

Kas turi įtakos reakcijos greičiui?

Judesių greitis ir greitis priklauso nuo:

1. centrinės nervų sistemos ir žmogaus nervų ir raumenų sistemos būklė;

2. raumeninio audinio charakteristikos (nuo greitųjų ir lėtųjų skaidulų santykio);

3. raumenų jėga;

4. raumenų gebėjimas greitai pereiti iš įsitempusios būsenos į atsipalaidavusią;

5. energijos atsargos raumenyje (adenozintrifosfato rūgštis – ATP ir kreatino fosfatas – CTP);

6. sąnarių judrumo laipsnis;

7. judesių koordinavimas dirbant dideliu greičiu;

8. amžius ir lytis;

9. greitis, kuriuo smegenys gauna signalą iš receptoriaus ir perduoda jį raumenims

Genetiniai tyrimai (dvynių metodas, tėvų ir vaikų greičio galimybių palyginimas, ilgalaikiai tų pačių vaikų greičio rodiklių kitimo stebėjimai) rodo, kad motoriniai gebėjimai reikšmingai priklauso nuo genotipo faktorių. Remiantis moksliniais tyrimais, paprastos reakcijos greitį maždaug 60-88% lemia paveldimumas.

Tikslas:

Ieškokite genetinių žmogaus reakcijos greičio žymenų į regos dirgiklius

Užduotys:

Testavimo metodų ir genetinių tyrimų metodų įsisavinimas

Reakcijos greičio bandymas.

Mėginių paėmimas DNR ekstrakcijai.

DNR išskyrimas

Polimorfinių genų variantų nustatymas.

2. Progresas

2.1 Reakcijos greičio tikrinimas.

Mes išbandėme 56 žmones svetainėje http://www.humanbenchmark.com/tests/reactiontime, kad nustatytų jų reakcijos į regos dirgiklius greitį. Programos esmė ta, kad žmogus turi paspausti pelės mygtuką tuo momentu, kai pasikeičia ekrano spalva. Kiekvienam tiriamajam buvo atlikti 5 matavimai ir užfiksuotas vidutinis reakcijos laikas. Visi matavimai buvo atlikti ryte (visi buvo vienodomis sąlygomis). Dėl to buvo ištirta 16 asmenų iš 8 klasės, 17 žmonių iš 9 klasės, 23 asmenys iš 10 klasės.

Daugiausiai žmonių reakcijos greitis buvo apie 265 ms (1 pav.).

1 pav. Tirtų dalyvių reakcijos greitis. Mėlyni taškai rodo vertes, kurių tikimasi esant normaliam pasiskirstymui (p<0,001)

8 klasėje vidutinis reakcijos greitis siekia 338 ms, 9 klasėje - 276 ms, 10 klasėje - 232 ms.

2 pav. Reakcijos greičio priklausomybė nuo treniruočių klasės

Iš 2 paveikslo matome, kad didėjant klasei didėja reakcijos greitis (reagavimui skiriama mažiau laiko, žmogus reaguoja greičiau). Statistiškai apdorojant rezultatus nustatyta, kad tikimybė, kad rezultatai atsitiktiniai, yra mažesnė nei 0,1% (p<0,001). Следовательно, выявленная нами зависимость увеличения скорости реакции тестируемых людей с возрастанием класса не случайно, а закономерно.

3 pav. Reakcijos greičio priklausomybės nuo treniruočių klasės statistinis įvertinimas

2.2 Mėginių paėmimas DNR ekstrakcijai.

Visiems studentams, baigusiems reakcijos greičio testą, buvo paimtas žando epitelis naudojant medvilninius tamponus. Tada jie buvo sudėti į 1,5 ml mėgintuvėlius, kuriuose yra 250 µl lizės tirpalo A1, ir maišomi sūkuryje. Mėgintuvėliai 5 minutes kaitinami 65 °C temperatūroje ir vėl maišomi sūkuriu, kol medžiaga visiškai ištirpo. Tada strypai buvo pašalinti ir įpilta 20 μl sorbento, pakartotinai suspenduoto sūkuriu. Mėgintuvėlio turinys buvo sumaišytas sūkuriu ir paliktas stove 2 minutes, kad nusodintų sorbentą. Suspensija vėl sumaišoma ir stovėjo 7-9 minutes. Tada sorbentas buvo nusodinamas mikrocentrifugoje 30 s, supernatantas buvo surinktas, į kiekvieną mėgintuvėlį įpilama 400 μl plovimo tirpalo a2 ir maišoma sūkuriu, kol sorbentas buvo visiškai resuspenduotas. Tada jis buvo nusodinamas ant Microspin 30 s, o supernatantas buvo surinktas. Skalbimo su tirpalu a2 procedūra buvo pakartota dar kartą, o supernatantas buvo kruopščiai parinktas. Panašiu būdu nuosėdos vieną kartą plaunamos 70% etilo alkoholiu, kruopščiai parinktas supernatantas, o sorbento nuosėdos džiovinamos atidarius mėgintuvėlių dangčius termostate 56 °C temperatūroje. Tada buvo pridėta 100 μl eliuavimo buferio a3, sorbentas buvo atsargiai resuspenduojamas ir 10 minučių įdėtas į termostatą 56 °C temperatūroje. Suspensija buvo nusodinama mikrocentrifugoje 13 000 aps./min. greičiu 2 minutes. Supernatante yra išgrynintos DNR, mėginys paruoštas PGR.

2.3 Polimorfinių genų variantų nustatymas.

5 μl DNR mėginiai buvo sudėti į 0, 2 ml mėgintuvėlius. Į DNR buvo pridėtas pradmenų mišinys, siekiant nustatyti nukleotidų pakaitus ACTN ir MSTN genuose. Tada į mėgintuvėlius buvo pridėta Taq-DNR polimerazė, nukleotidai ir polimerazės buferis, o mišinys buvo patalpintas į PGR ciklerį. Nukleotidų pakeitimo nustatymo principas susideda iš pakartotinio DNR sekcijos, kurioje yra nukleotidų pakaitalų, kopijavimo ir šios sekcijos sąveikos su pažymėtais zondais. Vienas iš zondų papildo nukleotidų seką su „normalia“ raide, o kitas – „mutantinę“. Dėl to grafike matome vieno iš zondų švytėjimą, jei žmogus turi tik vieną raidę (homozigotą) arba abu zondus heterozigoto atveju (4 pav.).

4 pav. Fluorescencijos kaupimosi pagal genotipą grafikas G / A genas MSTN

Taigi, mes surinkome visus surinktus DNR mėginius (5 pav.).

5 pav. Visų tirtų mėginių fluorescencijos kaupimosi grafikai (a. ACTN , b. MSTN )

Deja, ne visus pavyzdžius pavyko įvesti. Genotipo nustatymo rezultatai pateikti 1 lentelėje.

1 lentelė.

Surinktų mėginių tyrimo rezultatai

MSTN genas koduoja baltymą miostatiną (taip pat žinomą kaip augimo ir diferenciacijos faktorius 8), baltymą, kuris slopina raumenų audinio augimą ir diferenciaciją. Tyrimai su gyvūnais rodo, kad miostatino veikimo blokavimas žymiai padidina liesą raumenų masę, kurioje praktiškai nėra riebalinio audinio. Ištirtas nukleotidų pakeitimas G->A sąlygoja per anksti stabdymo kodono atsiradimą 313 baltymo padėtyje ir tokiu būdu sumažina miostatino kiekį, dėl ko didėja raumenų masė ir pagerėja greitis.

ACTN3 genas būdingas 2 tipo (greitai trūkčiojantiems) skeleto raumenų raumenų skaiduloms. ACTN3 genas turi polimorfizmą R577X, dėl kurio 577 padėtyje esantis argininas (C alelis) pakeičiamas stop kodonu (T aleliu). Dėl šios mutacijos atsiranda raumenų, kuriuose nėra a-aktinino-3 baltymo. Tačiau tokiems žmonėms raumenų patologija nepastebėta, nes a-aktininas-2 kompensuoja jo nebuvimą raumenų skaidulų Z diskuose. Tuo pačiu metu 577R alelio, rodančio a-aktinino-3 baltymo buvimą skeleto raumenyse, buvimas suteikia asmenims pranašumą pasireiškus greičio ir jėgos fizinėms savybėms.

Mūsų tyrime statistiškai reikšmingos reakcijos greičio priklausomybės nuo genotipų neatskleista (6 pav.) - ACTN genui skirtingų grupių rezultatų sutapimo lygis buvo 97%, MSTN - 80%.

6 pav. Reakcijos greičio priklausomybė nuo genotipų (a. ACTN , b. MSTN )

Taip gali būti dėl to, kad kai kurių mėginių genotipas nebuvo nustatytas. Taip pat gali būti, kad žmogaus reakcijos į regos dirgiklius greičio įgyvendinimas priklauso nuo kitų genų.

3. Rezultatai

· Paimti DNR mėginiai.

· Nustatytas tiriamųjų reakcijos greitis.

· Mes parodėme, kad didėjant klasei reakcijos greitis didėja (reaguojant sugaišta mažiau laiko).

· Kai kuriems tiriamiesiems nustatyti ACTN ir MSTN genų genotipai.

· Statistiškai reikšmingos reakcijos greičio priklausomybės nuo genotipų nenustatyta.

4. Išvada

Ištyrėme genetinius žmogaus reakcijos į regos dirgiklius greičio žymenis. Nustatyta, kad reakcijos greitis didėja (reakcijos laikas mažėja) didėjant klasei ir nepriklauso nuo ACTN ir MSTN genų genotipų.

Ateities planai

Užbaikite visų ACTN ir MSTN genų mėginių genotipų nustatymą. Atlikti kitų genetinių žymenų (turinčių įtakos nervinio signalo perdavimo greičiui) tyrimus.

Bibliografija:

1.Sapin M.R., Nikityuk D.B. Žmogaus anatomija. 3 tomuose. M. 1998. T. 3.

2. Žmogaus fiziologija / Red. R. Schmidtas ir G. Tevsas. M.: Mir, 1996, 1 ​​t.

Reakcijos greičio nustatymas

Ar yra kas nors, kas nėra girdėjęs frazės „reagavimo greitis“? Kiek kartų paskutinę akimirką „saugojome“ puodelius ir lėkštes? Kiek kartų ji nustatė varžybų, estafečių ir varžybų rezultatą? Netikėti dalykai gali nutikti bet kuriam žmogui, tiek namuose, tiek gatvėje, bet kurią akimirką ir tada
jo sveikata tiesiogiai priklausys nuo jo reakcijos greičio. Bet tai reikalinga ne tik įprastam gyvenimui. Tai profesionaliai svarbi kokybė astronautams, pilotams, jūreiviams, kariškiams, sportininkams, vairuotojams ir operatoriams. Šimtai profesijų, tūkstančiai situacijų kiekvieną dieną.

Tikriausiai daugelis žmonių nori sužinoti savo reakcijos greitį arba gauti atsakymą į klausimą: „Ar man pavyks pasivyti Schumacherį? Ar man pavyks tapti pilotu ar tiesiog šiek tiek padidinti reakcijos greitį?
Ką reikia padaryti dėl to?

Pirmiausia reikia jį išmatuoti. Nesunku atspėti, kad reakcijos greitis ar greitis matuojamas laiku, tiksliau, paprastos sąlyginės refleksinės reakcijos laiku. .

Jis matuojamas naudojant sudėtingus prietaisus - chronorefleksometrus,

o labai paprastos ir prieinamos priemonės, pavyzdžiui, mokyklos valdovas. Beje, ne mažiau tikslūs.
Prisiminkite... viskas išradinga yra paprasta.

Paprasto sąlyginio reflekso atsako matavimas

Paprasta sąlyginė refleksinė reakcija atliekama kaip paprastas judesys reaguojant į paprastą signalą. Signalo ir judėjimo santykis nustatomas pagal instrukcijas, kurias ištaria laborantas.

Instrukcijos
„Jums siūlomas reakcijos laiko matavimo testas naudojant mokyklos liniuotę. Reikia ją sugauti
laisvajame rudenį.

Matavimas atliekamas stovint. Laikykite savo vadovaujančią ranką (dešinę ranką dešiniarankiams) krūtinės lygyje. Didelis
o rodomasis pirštas turi būti priartintas kuo arčiau, bet neliesti liniuotės paviršiaus. Nulinis ženklas turi būti rodomojo piršto viršutinio krašto lygyje. Kai tik pamatysite krintantį liniuotę, turėtumėte ją patraukti. Jokia papildoma komanda nebus išduota.
Matavimas atliekamas 3 kartus. Pasiruošę? Būk atsargus."

Procedūra
Matavimą atlieka du žmonės. Rodmenys imami ties viršutine rodomojo piršto riba.

Matavimo rezultatų interpretavimas
Po matavimo apskaičiuojamas trijų matavimų aritmetinis vidurkis ir lyginamas su normomis.

Normos

Vaizdo įrašas „Reakcijos laiko matavimas“

O dabar informacija tiems, kurie vis dar nori gauti atsakymus į savo klausimus.

Kaip konvertuoti centimetrus į milisekundes?

Koks yra žmogaus reakcijos greičio apribojimas?

Žmogaus reakcijos greitį lemia nervų sistemos veikla. Kai žmogus reaguoja į labai stiprų sudirginimą, kuris kelia pavojų gyvybei, pavyzdžiui, kai atitraukia ranką nuo karšto daikto,
įsijungia paprastas refleksas, kuriame smegenys nedalyvauja. Signalas iš receptoriaus
išilgai nervinės skaidulos eina į nugaros smegenis, o po to tiesiai į raumenį, eidamas tik per tris nervines ląsteles – jutiminį neuroną, nugaros smegenų interneuroną ir motorinį neuroną. Nervinio impulso greitis išilgai nervinių ląstelių procesų čia siekia keliasdešimt metrų/sek. Lemiamas veiksnys yra sinapsinio perdavimo laikas – apie 0,1 sek.

Pirma, žmogus atitraukia ranką, o tada jaučia skausmą. Taip yra dėl to, kad iš skausmo receptorių patenka
Smegenų signalas sklinda išilgai kitokio tipo nervinių skaidulų mažesniu greičiu.

Jei kalbame apie žmogaus reakciją į į jį skriejantį akmenį, tai yra ir refleksinė reakcija: akis perduoda signalą apie greitą judėjimą ne tik į tas smegenų dalis, kuriose jie yra apdorojami (o mes suprantame: „a akmuo skraido“), bet ir per specialius nervų takus – į raumenis, o tai užtikrina greitą vengimo reakciją – pasislinkti į šoną, nušokti ir pan.

Jei mes kalbame apie reakciją žaidžiant tenisą, tada laipsniškas reakcijos pagerėjimas yra susijęs su stereotipinių refleksų formavimu, leidžiančiu reaguoti nedalyvaujant smegenų žievei (be mąstymo), ir, svarbiausia, tokiomis reakcijomis. atliekami be grįžtamojo ryšio, tai yra, nėra nuolatinio judėjimo koregavimo. O kai tik mokomės atlikti naują judesį, įvyksta sudėtinga sąveika: signalas apie veiksmą siunčiamas į raumenį, signalas apie veiksmo rezultatą siunčiamas iš jo atgal,
ir vyksta koregavimas, t.y. raumuo juda nuolat kontroliuojamas, o tai užima daug laiko.
Visi šie procesai apima skirtingas smegenėlių sritis ir kai kurias kitas smegenų struktūras.

Kaip padidinti savo reakcijos greitį

Galima padidinti žmogaus reakcijos greitį. Galite išmokti reaguoti į dirgiklius, atsirandančius prieš veiksmą. Pavyzdžiui, ne dėl boksininko smūgio, o už pasiruošimą jam - juk anksčiau
pataikęs priešas būtinai pažiūrės į taikinį, pakeis poziciją, įtemps raumenis, įkvėps... Laiko yra daugiau nei pakankamai. Tereikia išsiugdyti sąlyginį refleksą, pasodinti į pasąmonę naują dirgiklį
ir atsakas į jį.

Šis pratimas gali jums padėti:

Petardų žaidimas.
Pirmasis partneris atsistoja ir ištiesia atvirą delną taip, kad antrajam būtų patogu jį pataikyti. Pavyzdžiui, jis stovi šonu prieš antrąjį asmenį, priešais save laikydamas atvirą delną. Pataiko antrasis partneris
pirmųjų delnai savavališkai. Pirmojo užduotis – nuimti delną, antrojo – pataikyti. Galite išlaikyti rezultatą. Tada partneriai keičiasi. Šiam žaidimui būdingas principas gali būti perkeltas į kitus techninius veiksmus, pavyzdžiui, pjovimą ir smūgių vengimą žemesniame lygyje.

Yra žinoma, kad pasąmonės reakcija, susijusi su dešiniuoju smegenų pusrutuliu, yra daug greitesnė nei sąmoninga reakcija, susijusi su kairiuoju pusrutuliu. Logiška manyti, kad tai yra pasąmonėje
atsakas į konkretų dirgiklį gali būti iš anksto nustatytas. Ir tai pasiekiama pakartotinai kartojant judesius treniruotės metu. Iš viso reikia surinkti apie 5-10 tūkstančių pakartojimų, o daugiau nei 300 pakartojimų vienu metu nėra prasmės. 300 yra pakankamai didelis skaičius, iš esmės tai pasiteisina
ne daugiau kaip 200 judesių per treniruotę, tada paaiškėja, kad pasąmoningam motorinio modelio įsisavinimui idealiu atveju reikia maždaug dviejų mėnesių. Motorinės reakcijos turi būti vykdomos sąlyginių refleksų lygiu, ir tam, kaip matote, reikia rimtų treniruočių.

Draugai, yra 2 naujienos - bloga ir gera:

Blogai: jūsų reakcijos greitis negali būti fiziologiškai pakeistas, jis yra įgimtas.

Gerai: bet psichologinės reakcijos atsiradimo sąlygos gali būti įvairios - ir aš jums pasakysiu, kaip.

Apie reakcijos greičio svarbą traseriui nerašysime – tai akivaizdu.

Reakcijos greitis – tai laikas nuo signalo pradžios iki organizmo reakcijos.

Wundto laboratorijoje rusų psichologas Lange'as atrado dviejų skirtingų tipų reakcijų egzistavimą, kurias jis pavadino motorinėmis ir sensorinėmis.

Sensorinis atsakas – tai laikas nuo signalo pradžios iki jo suvokimo (suvokimo), t.y. tiriamojo dėmesys nukreipiamas į signalo laukimą.

Variklis – laikas nuo signalo pradžios iki atsako judesio atlikimo, t.y. dėmesys nukreipiamas į būsimą veiksmą.

Nuostabu, kad motorinė reakcija yra beveik 2 kartus greitesnė nei jutiminė.

Tai paaiškinama tuo, kad motorinė reakcija nėra visiškai psichinė reakcija, o tik smegenų refleksas, nes veiksmas jau įtrauktas į „programą“ ir, skirtingai nei jutiminis, nėra suvokimo ir valingo sprendimo proceso. joje – tik refleksas. Taip atsitinka ir dėl to, kad nugaros smegenys ir pailgosios smegenys yra atsakingos už motorinį atsaką – „paprastesnis, bet greitesnis kompiuteris“, palyginti su kitomis smegenų dalimis.

Žmogaus reakcijos laikas priklauso nuo dirgiklio modalumo – dirgiklio signalo tipo, dirgiklio intensyvumo, treniruotės, nuotaikos suvokti signalą, amžiaus ir lyties bei reakcijos sudėtingumo.

Pavyzdžiui, vaizdinė informacija suvokiama greičiausiai. Normalus žmogus vizualiai suvokia 3-5 tūkstančius simbolių per minutę. Treniruojantis didėja informacijos suvokimo greitis. Gineso rekordų knyga fiksuoja teksto skaitymą 150 tūkstančių simbolių per minutę greičiu. Klausos informacija suvokiama lėčiau. Maksimalus suvokimo greitis svyruoja nuo 300 iki 1000 simbolių per minutę. Kvapai suvokiami lėčiausiai. Žmogus vieną kvapą suvokia nuo kelių sekundžių iki dešimties minučių.

Tad gerai, kad krisdami orientuosimės į lytėjimo, regos ir vestibiuliarinio jautrumo rodmenis, o ne į specifinio sieros vandenilio kvapo (galimą) atsiradimą.J.

Norėdami toliau svarstyti, apibūdinsime 3 skirtingas situacijas:

1) Kai žmogus atitraukia ranką nuo įkaitusio daikto, suveikia paprastas refleksas, kuriame smegenys nedalyvauja. Iš receptorių signalas nervine skaidula keliauja į nugaros smegenis, o po to tiesiai į raumenis, praeina tik per tris nervines ląsteles (taip, tik 3): jutiminį neuroną, nugaros smegenų interneuroną ir motorinį neuroną. Nervinio impulso greitis išilgai nervinių ląstelių procesų čia siekia keliasdešimt metrų/sek. Lemiamas veiksnys yra sinapsinio perdavimo laikas – apie 0,1 sek. Pirma, žmogus atitraukia ranką, o tada jaučia skausmą.

2) Jei kalbame apie žmogaus reakciją į į jį skriejantį akmenį, tai yra ir refleksinė reakcija: akis perduoda signalą apie greitą judėjimą ne tik į tas smegenų dalis, kuriose jie yra apdorojami (o mes suprantame: „a akmuo skraido“), bet ir per specialius nervų takus – į raumenis, o tai užtikrina greitą vengimo reakciją – pasislinkti į šoną, nušokti ir pan.

3) Jei kalbame apie reakciją žaidžiant tenisą, tai laipsniškas reakcijos pagerėjimas yra susijęs su stereotipinių refleksų formavimu, leidžiančiu reaguoti nedalyvaujant smegenų žievei (be mąstymo). O kai tik mokomės atlikti naują judesį, įvyksta kompleksinė sąveika: signalas apie veiksmą siunčiamas į raumenį, signalas apie veiksmo rezultatą siunčiamas atgal iš jo ir įvyksta koregavimas. Visi šie procesai apima skirtingas smegenėlių sritis ir kai kurias kitas smegenų struktūras.

GENETINIŲ ŽYMEKLIŲ TYRIMAS ŽMOGAUS ATSAKYMO Į VIZUALINIUS STIPRIUS GREIČIO REALIZAVIMUI

Smirnova Anastasija

10 klasė „M“, MAOU OC Gornostay, RF, Novosibirskas

Voronina Elena Nikolaevna

mokslinis vadovas, dr. biol. Mokslai, jaunesnysis mokslo darbuotojas LF IHBFM SORAN, RF, Novosibirskas

Iljina Marija Vladimirovna

mokslinis vadovas, biologijos mokytojas, MAOU OC Gornostay, Rusijos Federacija, Novosibirskas

Straipsnis skirtas žmogaus reakcijos greičio ir jį įtakojančių genų tyrimui. Buvo atliktas MSTN ir ACTN3 genų buvimo tyrimas bei jų įtaka žmogaus reakcijos greičiui naudojant regos dirgiklius. Remiantis atliktu tyrimu, buvo padaryta išvada, kad reakcijos greitis nepriklauso nuo MSTN ir ACTN3 genų genotipų.

1. Įvadas

Reakcijos greitis yra viena iš pagrindinių bet kurio gyvo organizmo savybių. Tuo pačiu metu labai svarbu, kad reakcija į išorinius dirginančius veiksnius būtų nedelsiant, nes tarp jų gali būti ne tik pavojingų, bet net mirtinų. Žmonėms vidutinė reakcijos į regimąjį signalą laikas yra 0,1–0,3 sekundės.

Žmogaus reakcijos greitį lemia nervų sistemos veikla. Kai žmogus reaguoja į labai stiprų dirginimą, kuris kelia pavojų gyvybei, pavyzdžiui, atitraukia ranką nuo karštos viryklės, įvyksta paprastas refleksas, kuriame smegenys nedalyvauja. Iš receptoriaus signalas nukeliauja palei nervinę skaidulą į nugaros smegenis, o po to tiesiai į raumenis, praeina tik per tris nervines ląsteles – jutiminį neuroną, nugaros smegenų interneuroną ir motorinį neuroną. Nervinio impulso greitis išilgai nervinių ląstelių procesų čia siekia keliasdešimt metrų/sek. Lemiamas veiksnys yra sinapsinio perdavimo laikas – apie 0,1 sek. Reikia pažymėti, kad pirmiausia atitraukiame ranką, o tada jaučiame skausmą. Taip yra dėl to, kad signalas iš skausmo receptorių į smegenis keliauja skirtingo tipo nervinėmis skaidulomis (nervinių skaidulų yra trijų tipų, besiskiriančių impulsų perdavimo mechanizmu) mažesniu 0,5-2 metrų greičiu. sek.

Jei kalbame apie žmogaus reakciją į jį skriejančią plytą, tai yra ir refleksinė reakcija: akis perduoda signalą apie greitą judėjimą ne tik į tas smegenų dalis, kuriose jie yra apdorojami (o mes suprantame: „a plyta skraido“), bet ir per specialius nervų takus – į raumenis, o tai suteikia greitą vengimo reakciją, pavyzdžiui, nušokti.

Greitoji reakcija.

Taigi vizualinis raumenų judėjimo signalas įgyvendinamas šiais etapais:

1. signalo suvokime dalyvaujančiame receptoryje (regimo, klausos, lytėjimo ir kt.) sužadinimo atsiradimas;

2. sužadinimo perdavimas į centrinę nervų sistemą;

3. signalo informacijos perdavimas nerviniais takais, jo analizė ir atsako signalo formavimas;

4. atsako signalo iš centrinės nervų sistemos vedimas į raumenis;

5. raumenų sužadinimas.

Kas turi įtakos reakcijos greičiui?

Judesių greitis ir greitis priklauso nuo:

1. centrinės nervų sistemos ir žmogaus nervų ir raumenų sistemos būklė;

2. raumeninio audinio charakteristikos (nuo greitųjų ir lėtųjų skaidulų santykio);

3. raumenų jėga;

4. raumenų gebėjimas greitai pereiti iš įsitempusios būsenos į atsipalaidavusią;

5. energijos atsargos raumenyje (adenozintrifosfato rūgštis – ATP ir kreatino fosfatas – CTP);

6. sąnarių judrumo laipsnis;

7. judesių koordinavimas dirbant dideliu greičiu;

8. amžius ir lytis;

9. greitis, kuriuo smegenys gauna signalą iš receptoriaus ir perduoda jį raumenims

Genetiniai tyrimai (dvynių metodas, tėvų ir vaikų greičio galimybių palyginimas, ilgalaikiai tų pačių vaikų greičio rodiklių kitimo stebėjimai) rodo, kad motoriniai gebėjimai reikšmingai priklauso nuo genotipo faktorių. Remiantis moksliniais tyrimais, paprastos reakcijos greitį maždaug 60-88% lemia paveldimumas.

Tikslas:

Ieškokite genetinių žmogaus reakcijos greičio žymenų į regos dirgiklius

Užduotys:

Testavimo metodų ir genetinių tyrimų metodų įsisavinimas

Reakcijos greičio bandymas.

Mėginių paėmimas DNR ekstrakcijai.

DNR išskyrimas

Polimorfinių genų variantų nustatymas.

2. Progresas

2.1 Reakcijos greičio tikrinimas.

Mes išbandėme 56 žmones svetainėje http://www.humanbenchmark.com/tests/reactiontime, kad nustatytų jų reakcijos į regos dirgiklius greitį. Programos esmė ta, kad žmogus turi paspausti pelės mygtuką tuo momentu, kai pasikeičia ekrano spalva. Kiekvienam tiriamajam buvo atlikti 5 matavimai ir užfiksuotas vidutinis reakcijos laikas. Visi matavimai buvo atlikti ryte (visi buvo vienodomis sąlygomis). Dėl to buvo ištirta 16 asmenų iš 8 klasės, 17 žmonių iš 9 klasės, 23 asmenys iš 10 klasės.

Daugiausiai žmonių reakcijos greitis buvo apie 265 ms (1 pav.).

1 pav. Tirtų dalyvių reakcijos greitis. Mėlyni taškai rodo vertes, kurių tikimasi esant normaliam pasiskirstymui (p<0,001)

8 klasėje vidutinis reakcijos greitis siekia 338 ms, 9 klasėje - 276 ms, 10 klasėje - 232 ms.

2 pav. Reakcijos greičio priklausomybė nuo treniruočių klasės

Iš 2 paveikslo matome, kad didėjant klasei didėja reakcijos greitis (reagavimui skiriama mažiau laiko, žmogus reaguoja greičiau). Statistiškai apdorojant rezultatus nustatyta, kad tikimybė, kad rezultatai atsitiktiniai, yra mažesnė nei 0,1% (p<0,001). Следовательно, выявленная нами зависимость увеличения скорости реакции тестируемых людей с возрастанием класса не случайно, а закономерно.

3 pav. Reakcijos greičio priklausomybės nuo treniruočių klasės statistinis įvertinimas

2.2 Mėginių paėmimas DNR ekstrakcijai.

Visiems studentams, baigusiems reakcijos greičio testą, buvo paimtas žando epitelis naudojant medvilninius tamponus. Tada jie buvo sudėti į 1,5 ml mėgintuvėlius, kuriuose yra 250 µl lizės tirpalo A1, ir maišomi sūkuryje. Mėgintuvėliai 5 minutes kaitinami 65 °C temperatūroje ir vėl maišomi sūkuriu, kol medžiaga visiškai ištirpo. Tada strypai buvo pašalinti ir įpilta 20 μl sorbento, pakartotinai suspenduoto sūkuriu. Mėgintuvėlio turinys buvo sumaišytas sūkuriu ir paliktas stove 2 minutes, kad nusodintų sorbentą. Suspensija vėl sumaišoma ir stovėjo 7-9 minutes. Tada sorbentas buvo nusodinamas mikrocentrifugoje 30 s, supernatantas buvo surinktas, į kiekvieną mėgintuvėlį įpilama 400 μl plovimo tirpalo a2 ir maišoma sūkuriu, kol sorbentas buvo visiškai resuspenduotas. Tada jis buvo nusodinamas ant Microspin 30 s, o supernatantas buvo surinktas. Skalbimo su tirpalu a2 procedūra buvo pakartota dar kartą, o supernatantas buvo kruopščiai parinktas. Panašiu būdu nuosėdos vieną kartą plaunamos 70% etilo alkoholiu, kruopščiai parinktas supernatantas, o sorbento nuosėdos džiovinamos atidarius mėgintuvėlių dangčius termostate 56 °C temperatūroje. Tada buvo pridėta 100 μl eliuavimo buferio a3, sorbentas buvo atsargiai resuspenduojamas ir 10 minučių įdėtas į termostatą 56 °C temperatūroje. Suspensija buvo nusodinama mikrocentrifugoje 13 000 aps./min. greičiu 2 minutes. Supernatante yra išgrynintos DNR, mėginys paruoštas PGR.

2.3 Polimorfinių genų variantų nustatymas.

5 μl DNR mėginiai buvo sudėti į 0, 2 ml mėgintuvėlius. Į DNR buvo pridėtas pradmenų mišinys, siekiant nustatyti nukleotidų pakaitus ACTN ir MSTN genuose. Tada į mėgintuvėlius buvo pridėta Taq-DNR polimerazė, nukleotidai ir polimerazės buferis, o mišinys buvo patalpintas į PGR ciklerį. Nukleotidų pakeitimo nustatymo principas susideda iš pakartotinio DNR sekcijos, kurioje yra nukleotidų pakaitalų, kopijavimo ir šios sekcijos sąveikos su pažymėtais zondais. Vienas iš zondų papildo nukleotidų seką su „normalia“ raide, o kitas – „mutantinę“. Dėl to grafike matome vieno iš zondų švytėjimą, jei žmogus turi tik vieną raidę (homozigotą) arba abu zondus heterozigoto atveju (4 pav.).

4 pav. Fluorescencijos kaupimosi pagal genotipą grafikas G / A genas MSTN

Taigi, mes surinkome visus surinktus DNR mėginius (5 pav.).

5 pav. Visų tirtų mėginių fluorescencijos kaupimosi grafikai (a. ACTN , b. MSTN )

Deja, ne visus pavyzdžius pavyko įvesti. Genotipo nustatymo rezultatai pateikti 1 lentelėje.

1 lentelė.

Surinktų mėginių tyrimo rezultatai

MSTN genas koduoja baltymą miostatiną (taip pat žinomą kaip augimo ir diferenciacijos faktorius 8), baltymą, kuris slopina raumenų audinio augimą ir diferenciaciją. Tyrimai su gyvūnais rodo, kad miostatino veikimo blokavimas žymiai padidina liesą raumenų masę, kurioje praktiškai nėra riebalinio audinio. Ištirtas nukleotidų pakeitimas G->A sąlygoja per anksti stabdymo kodono atsiradimą 313 baltymo padėtyje ir tokiu būdu sumažina miostatino kiekį, dėl ko didėja raumenų masė ir pagerėja greitis.

ACTN3 genas būdingas 2 tipo (greitai trūkčiojantiems) skeleto raumenų raumenų skaiduloms. ACTN3 genas turi polimorfizmą R577X, dėl kurio 577 padėtyje esantis argininas (C alelis) pakeičiamas stop kodonu (T aleliu). Dėl šios mutacijos atsiranda raumenų, kuriuose nėra a-aktinino-3 baltymo. Tačiau tokiems žmonėms raumenų patologija nepastebėta, nes a-aktininas-2 kompensuoja jo nebuvimą raumenų skaidulų Z diskuose. Tuo pačiu metu 577R alelio, rodančio a-aktinino-3 baltymo buvimą skeleto raumenyse, buvimas suteikia asmenims pranašumą pasireiškus greičio ir jėgos fizinėms savybėms.

Mūsų tyrime statistiškai reikšmingos reakcijos greičio priklausomybės nuo genotipų neatskleista (6 pav.) - ACTN genui skirtingų grupių rezultatų sutapimo lygis buvo 97%, MSTN - 80%.

6 pav. Reakcijos greičio priklausomybė nuo genotipų (a. ACTN , b. MSTN )

Taip gali būti dėl to, kad kai kurių mėginių genotipas nebuvo nustatytas. Taip pat gali būti, kad žmogaus reakcijos į regos dirgiklius greičio įgyvendinimas priklauso nuo kitų genų.

3. Rezultatai

· Paimti DNR mėginiai.

· Nustatytas tiriamųjų reakcijos greitis.

· Mes parodėme, kad didėjant klasei reakcijos greitis didėja (reaguojant sugaišta mažiau laiko).

· Kai kuriems tiriamiesiems nustatyti ACTN ir MSTN genų genotipai.

· Statistiškai reikšmingos reakcijos greičio priklausomybės nuo genotipų nenustatyta.

4. Išvada

Ištyrėme genetinius žmogaus reakcijos į regos dirgiklius greičio žymenis. Nustatyta, kad reakcijos greitis didėja (reakcijos laikas mažėja) didėjant klasei ir nepriklauso nuo ACTN ir MSTN genų genotipų.

Ateities planai

Užbaikite visų ACTN ir MSTN genų mėginių genotipų nustatymą. Atlikti kitų genetinių žymenų (turinčių įtakos nervinio signalo perdavimo greičiui) tyrimus.

Bibliografija:

1.Sapin M.R., Nikityuk D.B. Žmogaus anatomija. 3 tomuose. M. 1998. T. 3.

2. Žmogaus fiziologija / Red. R. Schmidtas ir G. Tevsas. M.: Mir, 1996, 1 ​​t.

Žmogaus reakcijos laikas

laikas nuo signalo pradžios iki organizmo reakcijos. Jis skirstomas į 3 fazes: nervinių impulsų perėjimo iš receptoriaus (žr. Receptoriai) į smegenų žievę laikas; laikas, reikalingas nerviniams impulsams apdoroti ir reakcijai organizuoti centrinėje nervų sistemoje; organizmo reakcijos laikas. V. r. h priklauso nuo dirgiklio modalumo, kitaip tariant, nuo dirgiklio signalo tipo, dirgiklio intensyvumo, treniruotės, polinkio suvokti signalą, amžiaus ir lyties, reakcijos sudėtingumo (paprastos ar atrankinės). V. r. h. atskirti nepriklausomi dirgikliai labai skiriasi. Paprastai reakcijai vidutinis V. r. h) palankiausiais atvejais ne mažiau kaip 0,15 sek(vizualinis vaizdo atpažinimas ne mažesnis kaip 0,4 sek). V. r. valandos – vienas svarbiausių faktorių renkantis profesionalus; turi lemiamą reikšmę nustatant psichofiziologines asmens galimybes atlikti operatoriaus, piloto, kosmonauto, vairuotojo ir kt.

Didžioji sovietinė enciklopedija. - M.: Tarybinė enciklopedija. 1969-1978 .

Pažiūrėkite, kas yra „žmogaus reakcijos laikas“ kituose žodynuose:

Laikas nuo signalo pradžios iki organizmo reakcijos. V.r.h. vienas iš svarbiausių profesinės atrankos veiksnių, lemiančių asmens psichofiziologines galimybes atlikti darbus laikantis saugos reikalavimų. Dėl paprasto...... Avarinių situacijų žodynas

Laiko intervalas nuo kūno sąlyčio su bet kokiu dirgikliu pradžios iki organizmo reakcijos. Susideda iš trijų fazių: nervinių impulsų perėjimo iš receptorių į smegenų žievę laikas; laikas, reikalingas nervingumui suvokti.... Technologijos enciklopedija

Žmogaus reakcijos laikas- laiko intervalas nuo signalo gavimo iki kūno reakcijos. Kiekybinės charakteristikos V.r. vaidina svarbų vaidmenį sprendžiant tam tikras automobilių techninės ekspertizės problemas; yra tinkamumo nustatymo kriterijus.... Teismo ekspertizės enciklopedija

Žmogus yra laiko intervalas nuo signalo gavimo iki kūno reakcijos. reakcijos laikas yra vienas iš kriterijų, pagal kurį galima spręsti apie žmogaus tinkamumą tokioms profesijoms kaip operatorius, dispečeris, vairuotojas, astronautas ir... ... Didysis enciklopedinis žodynas

reakcijos laikas- laiko intervalas nuo bet kokio signalo (optinio, akustinio, lytėjimo ir kt.) pateikimo iki tiriamojo reakcijos į šį signalą pradžios, nustatytas instrukcijose. Paprasčiausios motorinės reakcijos laikas, fiksuojantis... Puiki psichologinė enciklopedija

Intervalas tarp dirgiklio pateikimo ir atsako pradžios, kuris dažniausiai registruojamas motorinėje sferoje. Skirtingo modalumo dirgikliams reakcijos laikas yra skirtingas: greičiausia reakcija realizuojama reaguojant į klausos... ... Psichologinis žodynas

reakcijos laikas- 3.1 reakcijos laikas: laiko intervalas nuo bandomosios medžiagos panaudojimo į nuotėkio vietą iki nuotėkio detektoriaus išėjimo signalo atsiradimo. Šaltinis: originalus dokumentas 3.34 atsako laikas: laikas,... ... Norminės ir techninės dokumentacijos terminų žodynas-žinynas

Žmogus, laiko intervalas nuo signalo gavimo iki kūno reakcijos. Reakcijos laikas yra vienas iš kriterijų, pagal kurį galima spręsti apie žmogaus tinkamumą tokioms profesijoms kaip operatorius, dispečeris, vairuotojas, astronautas ir... ... enciklopedinis žodynas

Reakcijos laikas- Laikas nuo receptorių sudirginimo momento iki refleksinės reakcijos pradžios. * * * laiko intervalas nuo bet kokio dirgiklio pateikimo iki organizmo reakcijos momento. Dalis šio laiko yra latentinis (paslėptas) laikotarpis. V. r...... Enciklopedinis psichologijos ir pedagogikos žodynas

Žmogui laikas nuo signalo gavimo momento iki organizmo reakcijos. Jis skirstomas į 3 fazes: nervinių impulsų perėjimo iš receptoriaus į smegenų žievę laikas; laikas, reikalingas nerviniams impulsams apdoroti ir reakcijai organizuoti... Didysis enciklopedinis politechnikos žodynas

Knygos

• Žmogaus lėktuve psichologija, Z. Geratewohl. Knygoje nagrinėjamos pilotų psichologijos problemos atsižvelgiant į aviacijos raidą, suvokimo ir reakcijos procesus skrydžio metu, taip pat su skrydžiu susijusias žmogaus reakcijos ir elgesio formas. Knyga…