海马长时程增强现象的生理学虚拟仿真实验软件的研制和教学实践

发布时间：2021-11-05 01:22

　　国家级虚拟仿真实验教学项目是教育部推出的五类"金课"之一。在高校生理学实验中,将耗时长、成本大、难度高、安全系数低以及尖端前沿的实验内容研制成虚拟仿真实验,不仅拓展了实验教学内容的广度和宽度,而且有助于培养学生的动手能力、实验技能、科研能力和创新能力。本文介绍了作者在制作"学习记忆的生理基础——海马长时程增强现象"的虚拟仿真实验软件过程中,从选题、设计、制作到不足和修改建议所进行的系统总结。希望在不断完善该虚拟仿真实验教学项目的同时,给同行们提供一些关于虚拟仿真实验制作的借鉴经验。 

【文章来源】：高校生物学教学研究(电子版). 2020,10(04)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

海马长时程增强现象的虚拟仿真实验结构

经过和制作公司半年的沟通、磨合和制作,海马长时程增强现象的虚拟仿真实验软件制作基本上达到了预期的效果。总体来说设备平台模型制作比较顺畅,后面实验流程因为制作人员不熟悉生物知识,沟通起来花了不少时间和精力。本虚拟仿真实验平台主要包括脑片切片机(图2)、冰盒、脑片孵育系统和电生理记录平台:刺激器、放大器、微操纵器、温度控制器、蠕动泵、防震台及屏蔽网、配有相关采集和分析软件的计算机(图3)等。脑片电生理记录平台仿真度能够达到95%以上,设备的连接线也完全按照实际情况,这部分也是我们在本实验软件中最满意的地方。实验模块一——海马学习记忆功能检测(图4):进入超市场景,按照操作帮助进行场景漫游,找到物体鼠标左键点击,直到三个物品全部找到;视图的左上角提供小地图引导界面,方便学习者操作。启发和互动式操作模拟超市购物引入空间记忆的概念和海马的空间记忆作用。通过学习者在虚拟的超市场景中购物,检测自身海马的学习记忆和空间定位能力,趣味性的引入学习记忆脑的高级功能与脑内核团海马有关。实验模块二——海马与阿尔兹海默病(图5):通过制作的视频诠释海马与阿尔兹海默病发病的关系,学习和记忆及长时程增强的概念,并在考核模式中配合试题了解学习者的掌握程度。实验模块三——海马的立体结构和三条通路(图6):观看并交互操作海马的立体结构和三条通路的视频和动画,了解海马在鼠脑内的立体结构及三条通路,并在考核模式中完成相关试题了解学习者的掌握程度。实验模块四——小鼠海马长时程增强现象的记录(共17步,图7):进入实验场景后可见整个实验室内部布局,鼠标右键旋转视角可以看到实验所需设备。模块四长时程增强现象记录,是本虚拟仿真实验的核心内容,主要通过交互式操作,使学习者掌握取脑、修整、切片和孵育的方法,SC-CA1通路兴奋性突触后电位记录技术,以及输入输出(I/O)曲线,双脉冲易化(PPF)和LTP的记录方法。实验模块五——长时程增强现象的细胞分子机制(图8):通过观看已出版的LTP机制的视频,并在考核模式中完成测试题,使学习者掌握长时程增强现象的细胞分子机制。图3 脑片电生理记录虚拟仿真记录系统

实验模块三——海马的立体结构和三条通路

【参考文献】：
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本文编号：3476787