الإمكانيات الغشاء ، الردود متشابك ، الدارات العصبية ، تعديل العمليات العصبية والأنسجة العضلية باستخدام جراد البحر : تمارين مختبر طالبة

تتمثل الأهداف العامة للتجارب التالية في فهم خصائص الأغشية القابلة للإثارة والأساس الأيوني لإمكانات الغشاء المريح ، وتعلم طرق لقياس إمكانات الغشاء وكذلك لإثبات خصائص الانتقال المشبكي. في جزء واحد من التجربة ، سيتم قياس إمكانات الغشاء أثناء تغيير البوتاسيوم خارج الخلية. في جزء آخر من التجربة ، سيتم التحقيق في آليات التمايز المشبكي عن طريق تسجيل الاستجابات المشبكية المحفزة في الوحدات الحركية المختلفة.

بعد ذلك ، يتم تقديم دائرة عصبية يسهل صيانتها. يمكن استخدام هذا المستحضر للتدريس وكذلك البحث في جوانب مختلفة من الحسية إلى الجهاز العصبي المركزي إلى الخلايا العصبية الحركية إلى دائرة العضلات. تظهر هذه المجموعة من التجارب سهولة استخدام نموذج جراد البحر لمعالجة المشكلات المتعلقة بالتكامل المشبكي المحتمل للغشاء وانتقاله ، والاختلافات الهيكلية لأنواع ألياف العضلات.

تتمثل المزايا الرئيسية لاستخدام مستحضر جراد البحر في تدريس المفاهيم والتقنيات الفيزيولوجية الكهربية في سهولة التشريح ، وقابلية تحضير الحد الأدنى من المحلول الملحي ، وسهولة الحصول على الاستجابات المشبكية ، وسهولة تمييز الترتيب التشريحي العام للعضلات. يمكن أيضا تطبيق هذه التقنيات على مستحضرات أخرى وستعزز فهمنا لفسيولوجيا التشكيل المشبكي والاختلافات الكيميائية الحيوية والهيكلية في التحضير المثبت. لبدء الجراحة ، اختر جراد البحر الذي يبلغ طوله حوالي ستة إلى 10 سنتيمترات وضعه في الثلج المجروش لمدة خمس دقائق لتخديره لقطع رأس جراد البحر ، وأمسكه من مؤخرة الرأس ، مع التأكد من إبقاء أصابعك بعيدا عن متناول مخالب جراد البحر وفمه باستخدام مقص كبير.

قم بإزالة الرأس بسرعة عن طريق عمل قطع نظيف من خلف عيني جراد البحر ، وإزالة أرجل ومخالب جراد البحر لتجنب الإصابة. قم بإزالة الأنماط على الذكور والسباح على كل من الذكور والإناث. تخلص من الرأس والزوائد.

بعد ذلك ، افصل البطن عن الصدر عن طريق عمل قطع على طول الغشاء المفصلي ، الذي ينضم إلى البطن والصدر. احفظ الجزء البطني من جراد البحر وتخلص من الصدر ، مشيرا إلى المقص لأسفل قليلا نحو الجانب البطني ، وبزاوية ، قم بعمل قطع في القشرة على طول الحدود الجانبية السفلية لكل جانب من جوانب البطن. احرص على عدم قطع جراد البحر بعمق كبير.

اتبع نمط القشرة الطبيعي لخطوط جراد البحر التي تمتد بطول كل جزء باستخدام الملقط. قم بإزالة الجزء البطني من القشرة عن طريق سحبه لأعلى وللخلف. الحرص على عدم تدمير عضلات البطن.

إزالة العضلات المثنية. في هذه المرحلة ، يمكن رؤية كتلة بيضاء من الأنسجة أعلى العضلات المثنية العميقة. قم بإزالة هذا النسيج بعناية باستخدام ملقط.

يمكن الآن رؤية الجهاز الهضمي كأنبوب صغير يمتد على طول خط الوسط للعضلات المثنية العميقة. قم بإزالته عن طريق الضغط عليه بالملقط في الأعلى وسحبه بعيدا عن البطن. قطع الجزء السفلي من الجهاز الهضمي في نهاية الذيل.

اشطف التشريح بالمحلول الملحي للتأكد من أن فضلات البراز لا تتداخل مع المستحضر. باستخدام دبابيس التشريح ، قم بتثبيت الزوايا العلوية والسفلية للتحضير في طبق بتري مطلي بواقي S. تتعرض عضلات البطن الباسطة الآن.

صب المحلول الملحي في طبق بتري لتغطية المستحضر حتى يتم إجراء التسجيلات داخل الخلايا. انقل طبق بتري إلى المجهر واستخدم الشمع أسفل الطبق لمنعه من الحركة. يظهر الجهاز المستخدم للتسجيلات داخل الخلايا في هذا الشكل.

التوصيلات والإعدادات المناسبة في النص المصاحب. قم بإعداد برنامج مخطط المختبر وفقا للتعليمات. في النص المصاحب ، ضع السلك الأرضي في الحمام الملحي.

ضع طرف ماصة زجاجية دقيقة مملوءة بثلاثة كلوريد البوتاسيوم المولي في الحمام الملحي واختبر مقاومة القطب. يجب أن تكون مقاومة القطب الكهربائي من 20 إلى 60 ميجا أوم. استخدم المقبض الخشن الموجود على مكبر الصوت لتحريك الخط على مخطط المختبر إلى الصفر تحت إضاءة عالية الكثافة.

انظر من خلال المجهر وحدد عضلات DEM الطولية. استخدم مسبار القطب لإدخال القطب داخل الخلايا في ألياف عضلية في عضلة DEM. بالكاد يجب إدخال القطب الكهربائي في ألياف العضلات.

احرص على عدم اختراق الخلية بالكامل. قياس سعة إمكانات الراحة. اسحب المؤشر M إلى التتبع من الموقع الموجود في الزاوية اليسرى السفلية من نافذة المخطط.

ضع العلامة M على خط الأساس وحرك المؤشر إلى أدنى نقطة في الإشارة المسجلة. يتم عرض الفرق بين العلامة والمؤشر النشط في الجانب الأيمن العلوي من الشاشة. هذه القيمة هي جهد جهد غشاء الراحة.

اقسم الجهد المسجل على مقدار التضخيم في هذه الحالة تم استخدام 10 × تضخيم. ثم قم بتحويل الجهد من فولت إلى مللي فولت. بعد تسجيل إمكانات الراحة لتلك الألياف العضلية ، انظر من خلال المجهر وقم بإزالة القطب الكهربائي بعناية من ألياف العضلات.

كرر التسجيل داخل الخلايا على ألياف العضلات الأخرى. سيراقب الجزء التالي من هذه التجربة تأثير رفع تركيز البوتاسيوم خارج الخلية على غشاء الراحة. سيتم استخدام ستة محاليل ملحية محتملة من جراد البحر بتركيزات بوتاسيوم تبلغ 5.4 20 و 40 و 60 و 80 و 100 ملليمول.

اختر عضلة لا ترتعش لإجراء التسجيل التالي داخل الخلايا بين التسجيلات. استبدل محلول الاستحمام بالتركيز الأعلى التالي لمحلول كلوريد البوتاسيوم. تأكد من تغطية المستحضر بالكامل في كل مرة.

سجل التغييرات في إمكانات الغشاء لكل محلول. تأثير رفع تركيز البوتاسيوم خارج الخلية ، يظهر إمكانات الغشاء في هذا الالتقاط للشاشة يرسم إمكانات الغشاء المريح لكل تركيز من تركيز البوتاسيوم على مخطط شبه لوغاريتمي لتركيز البوتاسيوم خارج الخلية مقابل إمكانات الغشاء. اصطف إمكانات الراحة عند 5.4 مللي مولار من البوتاسيوم خارج الخلية.

بالنسبة للمنحنيات الافتراضية والمرصودة ، قارن ميل الخط المرصود بمنحدر الخط الافتراضي. بعد الانتهاء من هذه التسجيلات الفيزيولوجية الكهربية ، فإن الخطوة التالية هي فحص تشريح ألياف العضلات ونمط تعصيبها. انقل المستحضر إلى الطبق القائم وأضف الميثيلين الأزرق.

بعد خمس دقائق ، قم بإزالة الميثيلين الأزرق وأضف ملح جراد البحر الطازج. ابحث عن العصب الرئيسي الذي يعصف العضلات داخل جزء. ارسم نمط التعصيب لعضلات S-E-M-D-E-L 2D EL one و DEM في جزء.

بعد ذلك ، حرك المستحضر تحت غطاء الدخان. قم بإزالة المحلول الملحي وأضف المثبت. المثبت المستخدم هنا هو محلول بوين.

الغرض من غطاء الدخان هو تجنب أبخرة المثبت. احرص على عدم وضع هذا المحلول على بشرتك أو عينيك. إذا بدأت عيناك في الاحتراق ، اغسل عينيك على الفور في محطة غسل العين.

اترك محلول البوين على المستحضر لمدة 10 دقائق تقريبا ، ثم استخدم ماصة لاستبدال المحلول بالمحلول الملحي. قطع جزء رقيقة من DEL واحدة أو DEL اثنتين. ضعه على شريحة زجاجية.

قم بتسمية الشريحة. كرر الإجراء لعضلة SEM. استخدم المجهر المركب لعرض نمط ربط القشر العضلي الساقي في كل من مستحضرات الأنسجة.

ستدرس السلسلة التالية من التجارب كيفية تسجيل الاستجابات المشبكية في عضلات بطن جراد البحر. حدد جراد البحر الآخر ، وقطع رأسه. قم بإزالة الصدر والزوائد وفضح عضلات الباسطة البطنية كما هو موضح في الجراحة.

في القسم الأول من هذا الفيديو، باستخدام المجهر، أوجد العصب الذي يحمل المحاور الحركية إلى العضلات الباسطة. ابحث عن الجزء الذي يحتوي على العصب الأكثر سهولة. العصب أبيض ويمكن رؤيته باستخدام ماصة لرش المحلول الملحي على المستحضر أو عن طريق النفخ برفق على المستحضر.

هذا يتسبب في تحرك العصب وبالتالي يسهل التعرف عليه. ضع قطب الشفط الذي يحمله مناور الميكروم فوق العصب مباشرة. اسحب المحقنة برفق لسحب العصب إلى القطب.

يمكنك رؤية العصب الذي يتم امتصاصه في القطب الكهربائي من خلال المجهر. اضبط الإعدادات في برنامج مخطط المختبر كما هو محدد في المقالة المصاحبة. املأ قطبا كهربائيا صغيرا من الزجاج كلوريد البوتاسيوم بثلاثة مولار وقم بتوصيله بمرحلة الرأس ومختبر الطاقة.

استخدم مقبض الدورة التدريبية الموجود على مكبر الصوت لتحريك الخط على مخطط المختبر إلى الصفر. قبل إدخال القطب الكهربائي ، يجب تشغيل مقبض التبديل ثم إيقاف تشغيله عدة مرات. من أجل اختبار مقاومة القطب الكهربائي ، قم بقياس سعة القيم الناتجة.

انظر من خلال المجهر واستخدم مسبار القطب لإدخال القطب الكهربائي في أحد ألياف العضلات الطولية ، إما DEM أو DL واحد أو DL اثنين. احرص على عدم اختراق ألياف العضلات. التحضير جاهز الآن للتجربة.

يستخدم قطب الشفط لتحفيز حزمة العصب القطعي ويستخدم القطب الزجاجي الصغير لتسجيل الاستجابة المشبكية من الألياف العضلية التي تحفز محفز الكسب غير المشروع لتحفيز العصب عند هرتز واحد للاستجابات المرحلية. بعد ذلك ، ضع القطب الكهربائي في ألياف عضلية SEL. SEL هي عضلة منشطة.

تحفيز العصب برقات نارية قصيرة من النبضات عند 10 هرتز للاستجابات المنشطة. قارن الاستجابات المسجلة لعضلات DEL و SEL. لاحظ أن عضلات DEL الطورية لها استجابات متشابكة أكبر من عضلات SEL المنشطة.

هذه المجموعة التالية من التجارب على عضلات جراد البحر المثنية بدلا من العضلات الباسطة. بدءا من جراد البحر الجديد ، اعزل البطن كما هو موضح في هذه الجراحة. في القسم الأول من هذا الفيديو ، ضع مستحضر الذيل المعزول في طبق بتري مملوء بالمحلول الملحي ، وقم بتثبيت الذيل والجزء العلوي من المستحضر.

لاحظ أن dec Caro تجارب على العضلات المثنية المنشطة ، يجب ترك الحبل العصبي البطني سليما. استخدم مشرطا لبدء قطع طولي عبر الغشاء المفصلي بين ضلعين على الجانب البطني من المستحضر. احرص على عدم القطع بعمق شديد عند إجراء هذا القطع لأن القطع العميق يمكن أن يعبر جذر العصب الحركي لضمان عدم تلف العضلات السطحية.

قم بالخطوة التالية. النظر من خلال المجهر باستخدام مقص أو مشرط مقطوع أفقيا من القطع الطولي في طبقة الغشاء الرقيقة التي تغطي العضلات. قم بتكبير القطع لعمل رفرف من الغشاء المفصلي ورفع السديلة لأعلى.

استخدم المقص لقطع السديلة ، مما يكشف العضلات المثنية السطحية للتسجيل داخل الخلايا من العضلات المثنية السطحية. استخدم نفس الأجهزة والإعداد كما تم استخدامه لتسجيل إمكانات غشاء الراحة والاستجابات المشبكية من الباسطات البطنية. كما كان من قبل ، استخدم قطبا كهربائيا داخل الخلايا مملوءا بثلاثة كلوريد البوتاسيوم المولاري.

أدخل القطب الكهربائي في ألياف عضلية للعضلات المثنية السطحية ، مع الحرص على عدم اختراق العضلات. سجل النشاط التلقائي ل EPSPs. لاحظ الأحجام المختلفة ل EPSPs ، وما إذا كانت هناك أي IPSPs.

خذ فرشاة رسم صغيرة وقم بالفرشاة بعناية على طول حافة البشرة داخل نفس الجزء الذي يحتوي على قطب التسجيل. لاحظ أي تغيير في تردد أو حجم EPSPs بسبب التحفيز إذا لوحظت استجابة أكبر. قد يشير هذا إلى تجنيد الخلايا العصبية الحركية الإضافية التي تستجيب للتغيير في إطلاق الأعصاب الحسية.

استبدل محلول الحمام الملحي بعناية بمحلول يحتوي على معدل عصبي مثل السيروتونين الميكرومولار أو المحلول الملحي المغطى بثاني أكسيد الكربون. ثم كرر تحفيز فرشاة الرسم. لاحظ تأثير تغيير محلول الحمام على النشاط المسجل.

قم بتغيير محلول ملحي الحمام مرة أخرى إلى محلول ملحي عادي ولاحظ أن نشاط ألياف العضلات يعود إلى خط الأساس. يوضح هذا الشكل EPSPs المسجلة في ألياف عضلية مثنية سطحية. لاحظ الأحجام المختلفة ل EPSPs.

المرحلة التالية من هذه التجربة قطبا كهربائيا خارج الخلية لمراقبة إمكانات العمل من الخلايا العصبية الحركية التي تستجيب للنشاط في الجهاز العصبي المركزي إلى دائرة الخلايا العصبية الحركية. ابدأ بعمل قطب شفط لتحفيز الأعصاب الحسية. اسحب قطعة من الأنابيب البلاستيكية فوق اللهب.

الخطوة التالية هي تقليم الأنبوب مرة أخرى إلى الحجم المطلوب. للقيام بذلك ، سيتعين عليك إلقاء نظرة على العصب أثناء تحضيرك للحكم على قطر الفتح المطلوب لقطب الشفط. اعتمادا على حجم جراد البحر ، يمكن أن يختلف حجم حزم الأعصاب من حوالي ملليمتر واحد إلى بضعة ملليمترات في القطر.

قم بقص الجزء الممتد من الأنبوب لجعل الفتحة في الطرف بالحجم الصحيح لتثبيت العصب. إذا كانت الفتحة كبيرة جدا ، فقد يسقط العصب. إذا كانت الفتحة صغيرة جدا ، فقد يتلف العصب بسبب ضغط القطب.

ضع الأنبوب البلاستيكي على طرف قطب كهربائي زجاجي. يختلف إعداد الفيزيولوجيا الكهربية والبرنامج قليلا عن مراقبة الاستجابات خارج الخلية مقارنة بالتسجيلات داخل الخلايا التي تم إعدادها. المعدات كما هو محدد في المقالة المصاحبة ، شفط المسار الثالث الذي يعصب العضلة المثنية السطحية في قطب الشفط.

يمكنك الآن البدء في تسجيل إمكانات العمل. يحتوي هذا المسار على خمس خلايا عصبية حركية مثيرة وخلية عصبية حركية مثبطة واحدة. بعد تسجيل النشاط الأساسي ، قم بتحفيز البشرة بفرشاة لمراقبة التغيير في إمكانات العمل المتولدة.

بعد ذلك ، استبدل محلول الحمام بمعدلات عصبية مثل السيروتونين كما في التجربة السابقة ، وسجل أي تغيير في الاستجابة. وترد تمارين إضافية في النص المصاحب. يوضح هذا التسجيل إمكانات الفعل المسجلة من المسار الثالث قبل وأثناء تحفيز البشرة بفرشاة ، وقارن تواتر إمكانات الفعل قبل التنظيف بالفرشاة بترددها أثناء التحفيز.

يوضح هذا التسجيل إمكانات الفعل المسجلة من المسار الثالث في محلول ملحي عادي وفي محلول السيروتونين. قارن تواتر إمكانات الفعل في محلول ملحي عادي بترددها والسيروتونين كما هو موضح للتو. يزيد التنظيف بالفرشاة من تردد إطلاق النار على خط الأساس.

كما أظهر النشاط أن السيروتونين يزيد من وتيرة إطلاق النار على المحلول الملحي العادي. يوضح هذا الشكل أنه عند الجمع بين الفرشاة والسيروتونين ، هناك زيادة أكبر في وتيرة إطلاق النار. تشير مقارنة التأثيرات المشتقة خارجيا ونظريا لتركيز البوتاسيوم الخارجي على إمكانات الغشاء المريح إلى تأثير الأيونات على إمكانات الغشاء.

لقد أوضحنا لك أيضا كيفية تسجيل الاستجابات العصبية العضلية لكل من العضلات الطورية والمنشطة. يمكن استخدام هذه التقنيات في مختبرات الطلاب الاستقصائية لتعليم المفاهيم الأساسية وعلم وظائف الأعضاء. يمكن استخدام التقنيات التي تم الحصول عليها في هذا التمرين المختبري للإجابة على الأسئلة المتعلقة بالمستحضرات المختبرية الأخرى ، بالإضافة إلى التطبيقات الفسيولوجية المتعلقة بالطب والصحة.