1．分子水平 往往以一个细胞作为大的环境，看这个细胞中一些分子的变化和活动，研究的对象是分子。西方的近代医学一开始就注重对生物分子的研究，从简单的乙酰胆碱等小分子，直到今天对核酸、蛋白质、多糖、生物膜等大分子的深入研究。对生物大分子的研究是近代医学科学中最基础和最有成效的领域，并且随着人类基因组织计划（human genome project）以及后基因组（post-genomic）研究的开展，分子水平的研究仍将在揭示生命奥秘、带动基础和临床医学发展方面成为主流。
2．细胞水平 就是以细胞作为基本单位，研究细胞之间的相互关系，不具体分析和考虑组成细胞的分子。随着转基因、反义技术与细胞功能定位、定性、定量研究技术的日趋成熟，细胞水平的研究仍将继续发展；并且对细胞内不同的信号转导途径间及不同细胞间交互作用的研究，将越来越受到重视，成为分子和细胞水平上整合功能的基本模型。
3．组织或器官水平 离体组织或器官保持相对完整的形态和细胞的相互关系，但切断了整体的神经、内分泌调节的影响，可以直接观察相应组织或器官的各种生理或生化特征。常用的观察指标有机械力、电活动、分泌活动、生物分子变化、结构改变等。该水平的研究是联系分子、细胞与整体水平研究的必要中间环节。
4．整体水平 整体动物实验反映的生理功能变化是体内各种生理过程的综合表现，是生命活动最终的表现形式，能够较好符合临床实际。常用的整体动物实验如下。
（1）清醒动物：在保持中枢神经功能正常的情况下，观察动物各种生理生化活动和行为的变化。清醒动物实验结果是基本功能和调节功能整合后的结果，能够较全面地反映功能变化，但难以分析精确的机制。实验环境、条件、动物生理或病理状态对实验结果有明显影响，因此应当保持实验条件始终一致，以减少实验误差。为分析不同器官的生化物质变化情况，可定位埋置微细导管进行微透析，在清醒状态下获得神经递质等的动态变化数据。
（2）麻醉动物：动物处于高度中枢抑制状态，可观察比较单纯的生理功能，可作为清醒动物的一种补充。在麻醉动物实验中应保持良好的生理状态，对体温、呼吸、血糖、血O2和CO2分压等生理参数作为必要控制。
5．人体研究 医学研究的目的是为人类本身的健康服务。采用现代生命科学新技术，以非侵入式方法直接研究人类的生命活动规律，已经成为医学科学的另一主流。临床研究与动物实验研究最大的区别，在于必须采用安全、可靠的方法，不能以损害患者的健康为研究的代价；由于患者各种生理、病理、遗传特征的多样性，因而必须善于在更错综复杂的条件下把握基本的规律。
中国传统的中医药研究以整体观对人与自然、生理过程的系统变化作出完整的理论和实践论述。如何结合现代医学和中医药知识的精髓，发展新基础上的整体医学研究模式，将是一个任重道远的方向。
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