Laboratorium w szufladzie - anatomia człowieka - ebook

KOLOR ZIELONY to proste zagadnienia oraz opisy modeli, do których wykonania nie potrzeba wysokiej sprawności manualnej. Do przeprowadzenia doświadczeń wystarczą podręczne akcesoria i materiały, jakie prawdopodobnie znajdują się w domu.

KOLOR ŻÓŁTY wskazuje na większą złożoność opisów. Dobrze mieć przy nich pod ręką pomoce dydaktyczne: popularny atlas anatomiczny, dostęp do internetu. Konstrukcje modeli wymagają pewnego obycia z narzędziami do prac ręcznych, a materiały do ich budowy znajdziemy w sklepach modelarskich, plastycznych lub technicznych wielobranżowych.

KOLOR CZERWONY oznacza zadania trudniejsze, ale za to efektowne, przy których trzeba będzie się trochę napracować, może rozszerzyć umiejętności, np. montując układ elektroniczny lub poznając obsługę specjalizowanego programu komputerowego. To także sygnał, że zagadnienie zdecydowanie wymaga sięgnięcia do zewnętrznych źródeł informacji.WSTĘP

TA KSIĄŻKA JEST O TOBIE. Naprawdę. Nie o twoich przeżyciach, lecz o twoich organach. Gwarantuję przygodę godną powieści awanturniczej. Zabieram cię na wyprawę w głąb siebie samego. To wycieczka na szczyty naszej codziennej – więc rzadko dostrzeganej – wewnętrznej złożoności i specjalizacji. Skąd ten pomysł? Gdy uczęszczałem do szkoły podstawowej, w kącie pracowni biologicznej stał kompletny szkielet ludzki. Z prawdziwych, preparowanych kości. Żółtawy, o nikłym zapachu kurzu i mdlącej słodyczy, o lekko opuszczonej szczęce, jakby w pobłażliwym uśmiechu, asystował dziecięcym zmaganiom z podręcznikiem napisanym językiem suchym jak worek mielonego cynamonu. To były lata siedemdziesiąte XX w. Otaczały nas szafy pełne bladosinych preparatów formalinowych. A za katedrą stała niezrównana pani Majewska. Bardzo wysoka, chuda, nieprawdopodobnie wręcz koścista, co wspaniale uzupełniało jej zamiłowanie do gawęd anatomicznych, i jakby od niechcenia czyniła cuda. Lekcje w tej trochę tajemniczej, trochę nierealnej pracowni były przygodą, na którą czekało się z utęsknieniem. Bo oto w rękach nauczycielki biologii kiszki, wątroby czy strzępki ścięgien ożywały. Przez trzy kwadranse opowiadała historie niewymyślone. A my nie siedzieliśmy w ławkach, tylko szerokim kręgiem otaczaliśmy tę etatową czarodziejkę i chłonęli każde jej słowo. Jesienią na plastyce z kasztanów robiliśmy ludziki, a na biologii z liści, żołędzi, patyków i gliniastej plasteliny kleiliśmy ludzkie szkieleciki. Słowo daję, plastyka całkiem mi wywietrzała. A anatomia? Oceń samodzielnie. Z tamtych dziecięcych lat zostało mi oczarowanie anatomią. Nie jestem zawodowym anatomem, chociaż spora część moich zawodowych szlaków biegła przez medyczne laboratoria. Długo marzyłem jako dziecko o zrobieniu w moim pokoju namiastki tego, co otaczało nas w pracowni biologicznej pani Majewskiej. Skończyło się na formalinowym preparacie przywry wątrobowej, starym mikroskopie i bajecznie ilustrowanym, rosyjskojęzycznym atlasie anatomii.

Może ty też zechcesz mieć taką pracownię? W tej książce opisałem, jak z łatwo dostępnych materiałów robić efektowne modele anatomiczne, bezpiecznie eksperymentować i nie pozostać biernym obserwatorem. W anatomii, chociaż wydaje się to nieprawdopodobne, jest jeszcze trochę miejsca dla badaczy i odkrywców. Pewnie jesteś jednym z nich, tylko jeszcze o tym nie wiesz.

Uprzedzam cię na wstępie, że nie trzymasz w ręku kompletnego podręcznika anatomii ani lektury popularnonaukowej. Nie taki był mój cel. Chcę raczej cię przekonać, że idea „zrób to sam” świetnie pasuje do nauki o człowieku. Może w ten sposób rozszerzysz swoją wiedzę, wzbogacisz lekcje szkolne albo tylko się trochę zabawisz. Tak uczciwie, najbardziej liczę na to ostatnie, bo nawet w podstawowym zakresie anatomiczna treść książki nie wyczerpuje tematu. Wydłubałem co ciekawsze organy, wcale nie wszystkie, i wziąłem je na warsztat. Twoim rękom i twojej wyobraźni pozostawiam sposób ich użycia.

CZŁOWIEK JAK UKŁADANKA

Patrzymy na człowieka i co widzimy? Największy narząd, czyli skórę, zwany też – bardzo trafnie – powłoką wspólną. Skrywa się pod nią cała złożona struktura naszych organizmów, wiele wyspecjalizowanych systemów biologiczno-fizyczno-chemicznych tworzących nasze ciało. Każdy z nich pełni określone funkcje i jest uzależniony od działania pozostałych struktur. Anatomowie nazwali je ogólnie układami i wyodrębnili takie oto grupy:

• układ kostny (szkieletowy),

• układ mięśniowy,

• układ pokarmowy,

• układ wydalniczy,

• układ rozrodczy,

• układ krwionośny,

• układ dokrewny (wewnątrzwydzielniczy),

• układ limfatyczny (chłonny),

• układ oddechowy,

• układ nerwowy,

• powłoka wspólna.

Nie możemy pominąć zmysłów, czyli wzroku, słuchu, dotyku, węchu i smaku. Ponieważ są to wyspecjalizowane „wejścia” układu nerwowego, potraktujemy je z mózgiem, rdzeniem kręgowym i nerwami łącznie.

Układy kostny i mięśniowy wspólnie tworzą układ ruchu. Pamiętajmy jednak, że żaden układ nie funkcjonuje samodzielnie. Wszystkie narządy organizmu są od siebie zależne i tworzą jeden autonomiczny, zdolny do życia i rozmnażania się organizm.

Wyodrębnienie dowolnego z wymienionych układów nie jest oczywiste. Pierwszy rzut oka na dowolny całościowy obraz anatomiczny, np. płaszczyznowy przekrój ciała uzyskany z tomografu komputerowego, wcale nie ułatwia zadania.

Czym są w anatomii płaszczyzny przekroju? Obrazy wewnętrzne ciała człowieka możemy uzyskać kilkoma metodami – nieinwazyjnymi bądź inwazyjnymi. Najnowszą metodą jest tomografia komputerowa. Starsza, ale do tej pory bardzo powszechna, jest fotografia rentgenowska. Najstarsza, inwazyjna metoda to sekcja (cięcie) narządów i struktur. Przekrojów wirtualnych lub rzeczywistych dokonuje się w ustalonych płaszczyznach. Po co? By uzyskane wyniki były nawzajem porównywalne względem ustalonego standardu. Anatomowie przekroje wykonują i opisują w jednej z trzech płaszczyzn.

Płaszczyzna poprzeczna (zielona) – to przekrój równoległy do płaszczyzny stóp ustawionych prostopadle do osi długiej kręgosłupa. Trochę skomplikowany ten opis. To dlatego, że ciało nie musi koniecznie stać pionowo. Na przykład podczas tomografii spoczywa poziomo na stole roboczym. Jednak opis anatomiczny wykonuje się tak, jakby cięcie było wykonane na stojącym pionowo, wyprostowanym obiekcie.

Płaszczyzna czołowa (czerwona) – jest przekrojem równoległym do powierzchni pleców.

Płaszczyzna strzałkowa (niebieska) – to przekrój prostopadły do powierzchni pleców.

Tysiące lat pracy anatomów, od Imhotepa w starożytnym Egipcie ok. 2700 r. p.n.e. po anatomię topograficzną Nikołaja Pirogowa u schyłku XIX w., pozwoliły całkiem precyzyjnie opisać naszą budowę wewnętrzną. Doskonałe, szczegółowe ilustracje znajdziemy w każdym podręczniku anatomii prawidłowej. Jednak samodzielne wykonanie modelu, na dodatek mozaikowego, czyli pozwalającego na prezentację poszczególnych układów na tle konturu ciała lub dowolnego innego układu, pozwoli dostrzec, znacznie łatwiej niż na książkowym obrazku, ich wzajemne powiązania.

Jako bazy można użyć kolorowych ilustracji np. z atlasu anatomicznego albo wydrukowanego szablonu zamieszczonego na poprzedniej stronie. Widnieją na nim, w kolejności od góry do dołu:

• postać ludzka w ogólnym zarysie;

• wypreparowany układ kostny (szkielet) – narysowany w pewnym uproszczeniu, bez kości strzałkowych i promieniowych;

• układ nerwowy z wyróżnionym mózgiem oraz schematycznym przebiegiem nerwów obwodowych;

• układ krwionośny, w którym widać najważniejsze tętnice oraz największe arterie żylne;

• układ oddechowy (u góry) z krtanią, tchawicą, płatami płucnymi oraz przeponą (mięśniem należącym do układu mięśniowego);

• układ pokarmowy (na dole) z największymi organami – przełykiem, żołądkiem, wątrobą oraz jelitem cienkim i grubym, zakończonym odbytnicą.

Szablon warto, we własnym zakresie, uzupełnić o resztę szczegółów anatomicznych. Jak? Niecierpliwi mogą posłużyć się komputerem oraz drukarką i dopasować ilustrację skopiowaną z Internetu lub zeskanowaną z atlasu anatomicznego. Cierpliwym i utalentowanym plastycznie polecam samodzielne rysowanie na przezroczystej folii. Ta druga metoda trochę zbliży nas do technik pracy wielkich anatomów z przeszłości.

Po pierwsze trzeba skopiować książkową ilustrację na przezroczystą folię. Prosta i tania metoda to wykonanie barwnej kserokopii – foliogramu – w punkcie usług kserograficznych. Jeżeli dysponujemy skanerem lub aparatem fotograficznym, komputerem i kolorową drukarką, można foliogram zrobić samodzielnie.

Pamiętajmy, aby użyć właściwego typu folii. W drukarkach atramentowych nie można wykorzystać folii do wydruków laserowych, ponieważ cała praca się rozmaże, natomiast w drukarkach laserowych folii do atramentu, gdyż może to spowodować uszkodzenie tzw. fusera, czyli wałka utrwalającego. To kosztowna usterka, postępujmy więc rozważnie. Na opakowaniach z folią do wydruków zawsze znajduje się opis typu:

*FOR INK JET PRINTERS do drukarek atramentowych;

*FOR LASER PRINTERS do drukarek laserowych.

Często folie do wydruku mają podkład z cienkiego, białego papieru, dzięki czemu wiadomo, którą stroną włożyć poprawnie arkusz do drukarki. Pomaga to też zweryfikować jakość wydruku.

Barwny foliogram rozcinamy na pasy zawierające poszczególne ilustracje. Można je teraz już na siebie dowolnie nakładać. Oglądane na białym tle lub pod światło są niezwykle efektowne. By nie odstawały, spinamy je klamerką do papieru. Można także połączyć je w inny sposób. Należy kilkakrotnie lekko potrzeć o siebie dwa paski folii, co spowoduje ich naelektryzowanie. Przylegają wówczas bardzo ściśle, a jednocześnie można je precyzyjnie przesuwać.

Jeśli wystarczy ci pomysłowości, z pudełka zasłoniętego matową folią lub mlecznym pleksiglasem i latarki możesz zrobić podświetlacz skrzynkowy podobny do używanego przy przeglądaniu klisz rentgenowskich.

Dla ambitnych jest jeszcze efektowniejsze, choć bardziej pracochłonne rozwiązanie. Przede wszystkim należy odwiedzić serwis komputerowy i poprosić o uszkodzoną matrycę ekranową od laptopa. Dostaniemy ją za darmo. Demontujemy ostrożnie matrycę. Pod szklanym ekranem (który wyrzucamy) znajduje się pakiet folii rozpraszających. Tylko one będą nam potrzebne. Nie rozkładamy tego pakietu, odłączamy jedynie od niego podświetlacz. Może mieć kształt długiej, białej szklanej rurki lub paska laminatu ze świecącymi diodami. Folie umieszczamy w ramce do obrazków bez szkła lub zabezpieczamy brzegi taśmą klejącą, by się nie rozsunęły. I w ten oto sposób otrzymamy doskonały podświetlacz refleksyjny. Odbija on intensywnie padające nań światło, równocześnie lekko je rozpraszając. Dzięki temu foliogramy ułożone na jego powierzchni będą lekko podświetlone. Uzyskamy znacznie lepszy efekt wizualny niż na białym papierze. Niemal porównywalny z podświetlaczem pudełkowym wymagającym latarki.

Jeśli zechcesz, możesz wykonać takie foliogramy przekrojów lub budowy wewnętrznej konkretnych narządów. To wbrew pozorom nie tylko interesująca zabawka. Może się przydać na lekcjach biologii lub zajęciach kółka przyrodniczego. Foliogramy mają też jeszcze jedną atrakcyjną cechę. Wydruk znajduje się na jednej, lekko matowej stronie folii. Ale na drugiej, bardzo gładkiej i o wysokim połysku, doskonale pisze się mazakami do tablic suchościeralnych. Co więcej, tak naniesione dodatki lub opisy można wielokrotnie ścierać i przerabiać.WIESZAK NA ORGANY

Laboratorium anatomiczne powinno być wyposażone w ludzki szkielet. Dawniej był to obowiązkowy element każdej szkolnej pracowni biologicznej.

Model szkieletu człowieka naturalnych rozmiarów, a nawet model dydaktyczny w skali 1 : 2 lub mniejszy, jest dość drogi. Jedyne tanie rozwiązanie, to zrobić go samodzielnie. Istnieją na to trzy sposoby.

Pierwszy z nich to poszukiwania na wyprzedażach i w Internecie. Czasem trafi się perełka za rozsądną cenę. Odradzam tylko zakup prawdziwego wypreparowanego szkieletu. Jego stan sanitarny może budzić zastrzeżenia, a jeżeli ma za sobą „bogate życie” jako eksponat, pewnie też jest nieestetyczne poobijany lub wybrakowany. Jednak plastikowe pomoce dydaktyczne z odzysku – czemu nie? Można łatwo je umyć, odrestaurować, uzupełnić braki.

Drugim sposobem jest zwrócenie się do placówki wykonującej zdjęcia RTG z prośbą o stare klisze (bez danych identyfikacyjnych). Zdjęcia różnych części ciała osób o mniej więcej podobnych posturach składamy na dużym arkuszu mlecznego pleksi w kompletną postać. Z tyłu mocujemy podświetlenie i rentgenowski patchwork gotowy. Zaręczam, że jest niezwykle efektowny! Wymaga cierpliwości, ale efekt wart jest nakładu pracy. Jego dodatkową zaletą jest skala 1 : 1. Zdjęcia RTG wykonywane starszymi metodami na kliszach arkuszowych z konieczności mogły być tylko naturalnej wielkości prześwietlanych części ciała. Obecnie nie stosuje się klisz, lecz specjalne płyty obrazowe niewymagające wywoływania chemicznego. Powierzchnię płyty po naświetleniu skanuje się i przetwarza na obraz cyfrowy. Po skasowaniu obrazu płyta może być użyta ponownie, nawet kilka tysięcy razy.

Rozwiązanie zastępcze, niezbyt kosztowne, to symulacja kliszy RTG. Możemy z dostępnych w Internecie darmowych baz obrazów ściągnąć całą „mozaikę” szkieletu, wydrukować na foliach i złożyć w całość. Ale to już nie to samo.

Trzeci sposób jest najbardziej satysfakcjonujący. Robimy model szkieletu samodzielnie. Będzie płaski i pozbawiony szczegółów, wręcz szkicowy, lecz to tylko doda mu uroku. To będzie jedna z najlepszych ozdób i pomocy dydaktycznych w twoim laboratorium. Na pewno szybko zajmie honorowe miejsce na biurku lub półce.

Na początku wykonujemy w wyspecjalizowanym punkcie kserokopie szablonów zamieszczonych w książce (s. 20–21). Skalowanie musi być tak dobrane, by każdy szablon zajął powierzchnię kartki A4. Prosimy o wydruk na arkuszach o gramaturze 200–240 oraz dwustronne zafoliowanie na gorąco. Najlepsza będzie do tego folia matowa lub satynowa. Ostatecznie błyszcząca też będzie odpowiednia, choć odblaski mogą być trochę uciążliwe.

Poszczególne elementy szkieletu należy wstępnie wyciąć z arkuszy, pozostawiając margines 3–5 mm, gdyż części składowe są grube (to dwustronnie zafoliowany, sztywny karton). Przy wycinaniu dużych płatów mogą powstać nieestetyczne zgniecenia. Jeżeli pasek odpadu jest wąski, łatwo się zwija, nie przeszkadza i nie marszczy pod ostrzem. A czym ciąć? Można użyć zwykłych nożyczek, byle ostrych i ciasno skręconych. Najlepsze są jednak specjalne, stosowane przez plastyków. Jedno ich ostrze jest bardzo drobno ząbkowane. Dzięki temu trzyma mocno cięty materiał i nie dopuszcza do poślizgu. Miejsca łączeń są zaznaczone na wydrukach czarnymi i białymi kółeczkami. Czarny kolor oznacza, że ten koniec ma być na wierzchu, a biały że pod spodem elementu, z którym się łączy.

Otwory wycinamy dziurkaczem do papieru. Nie muszą być idealnie dopasowane, i tak schowają się pod połączeniami. Stawami naszego szkieletu będą dziesięciomilimetrowej średnicy zatrzaski krawieckie. Łączymy nimi elementy modelu, uważając, by kości stóp były odchylone na zewnątrz, a kciuki – do wewnątrz szkieletu. Zauważmy, że jeżeli nasz szkielet ma mieć uniesione ręce, to trzeba zamienić przedramiona miejscami, by układ dłoni wyglądał naturalnie.

Z tyłu czaszki, na jej szczycie, przyklejamy mały uchwyt albo haczyk. Jak na porządny anatomiczny eksponat przystało, szkielet powinien być wolno stojący. Podstawkę można zrobić z plastikowego pudełka z wklejonym prętem PCV o średnicy 7 mm i długości około 60 cm. Wnętrze pudełka wypełniamy plasteliną lub wklejamy dwie wędkarskie tzw. ołowianki o masie 100 g każda. Obciążenie zapewni stabilność, gdyż nasz model choć lekki, jest dosyć wysoki.

Pracę w zasadzie można uznać za wykonaną. Polecam jednak jeszcze pewien bardzo pożyteczny i efektowny drobiazg. To wskaźniki z opisami. Wycinamy je z kolorowego brystolu. Poprzypinane malutkimi, kolorowymi klamerkami do szkieletu – będą wskazywały miejsca, którymi właśnie się zajmujemy lub które już poznaliśmy. Dzięki takim opisom nasz model anatomiczny, choć zabrzmi to może zabawnie – nabierze życia.

Zapoznajmy się jeszcze nieco z naturalnym pierwowzorem naszego modelu. Czy szkielet to na pewno tylko wieszak? Bardzo dobrze się składa, że mamy wewnętrzny szkielet. To bardzo oszczędne rozwiązanie. Na przykład kraby należące do skorupiaków mają zewnętrzny szkielet, czyli pancerz, który sprawia wrażenie świetnej ochrony. To taka osobista zbroja, ale bardzo kosztowna. Krab rosnąc, musi co jakiś czas przechodzić wylinkę, by nie udusić się w za małym szkielecie zewnętrznym. Zrzuca go więc – i cała praca zaczyna się od nowa, organizm musi wytworzyć od początku większy pancerz. Natomiast nasz wewnętrzny szkielet to dobra inwestycja: dorzucamy do niego drobne porcje, a on rośnie, podążając za rozwojem całego organizmu.

Od ósmego tygodnia ciąży, gdy zawiązany jest już wyraźnie szkielet chrzęstny, nasze kości stopniowo się wydłużają, nabierają masy i twardnieją. Początki kostnienia pojawiają się w środku trzonu kości. Postępuje ono ku ich obwodom, a następnie obejmuje cały trzon, jedynie nasady pozostają chrzestne. Dopiero pod koniec życia płodowego, a w większości kości po urodzeniu, pojawiają się tam tzw. punkty kostnienia. W ostatnich tygodniach życia płodowego oraz już po urodzeniu uwidaczniają się wtórne jądra kostnienia. Punkty kostnienia pojawiają się w określonej kolejności i w określonym wieku tak regularnie, że opracowano szczegółowe tablice rozwoju układu kostnego. Na podstawie stopnia rozwoju kości ręki, nadgarstka i nasad kości przedramienia można określić wiek kostny (szkieletowy) z dokładnością do 3–6 miesięcy. Duża elastyczność szkieletu noworodka oraz obecność ruchomych punktów kostnienia w znacznej mierze zabezpiecza małe dziecko przed wieloma urazami. Kości stopniowo twardnieją, a punkty kostnienia się zrastają. Noworodek ma ok. 270 kości, a dorosła osoba 206. Wskaźnikiem okresu wzrostu kości jest obecność chrząstki nasadowej. Dopóki jest obecna między trzonami a nasadami kości, dopóty trwa przyrost. Jej całkowity zanik ok. 20. roku życia to sygnał zakończenia wzrostu szkieletu. Masa szkieletu dorosłego człowieka stanowi ok. 14% masy ciała. Punkty kostnienia pojawiają się w określonej kolejności i w określonym wieku, stąd też na ich podstawie określamy, czy wiek kalendarzowy jest zgodny z tzw. wiekiem kostnym.

Wzrost i funkcjonowanie kości są regulowane wieloma mechanizmami komórkowymi, z których najciekawszy to dynamiczna równowaga czynności osteoblastów (komórek kościotwórczych) i osteoklastów (komórek kościogubnych). Nasze kości pomimo zakończenia okresu wzrostu nie pozostają statycznym tworem. W ciągu życia zmieniają się warunki biomechaniczne szkieletu, czyli głównie obciążenia kości. Osteoblasty wytwarzają stale macierz kostną złożoną z włókien kolagenowych, białek niekolagenowych i mukopolisacharydów. Jest ona elastyczną strukturą, której stopniowa mineralizacja solami fosforu, wapnia i magnezu prowadzi do powstania blaszek kostnych. Te z kolei są rozpuszczane i resorbowane przez osteoklasty. Mówiąc wprost, osteoklasty niszczą kości zbudowane przez osteoblasty. Tylko z pozoru jest to dziwne – po co demontować raz zbudowaną strukturę? Właśnie ten mechanizm, mimo zakończenia wzrostu wzdłużnego, jest odpowiedzialny za adaptacyjne i naprawcze możliwości szkieletu. Przebiega w skali życia bardzo szybko. Średnio co dziesięć lat w ten sposób zostaje wymieniona cała materia kośćca. Bardzo ważnym elementem regulacyjnym tego procesu jest obecność witaminy D3. Syntezowana w skórze pod wpływem promieniowania UVB zawartego w świetle słonecznym oraz dostarczana z pokarmem odpowiada za prawidłową budowę naszego szkieletu.

Może się od tych nazw pomieszać w głowie, tak są do siebie podobne. Wobec tego jeszcze raz to samo w wersji obrazkowej: osteoblasty wytwarzają, osteoklasty niszczą. Tylko zapamiętaj proszę, że ten opis jest bardzo uproszczony. W rzeczywistym procesie uczestniczy jeszcze wiele niewymienionych tu nawet z nazwy czynników. Szczegółowe informacje na ten temat znajdziesz w innych źródłach.