Моделирование биологических мембранах с плат и измерения электрических сигналов в Аксоны: Упражнения студенческой лаборатории

Summary

Это демонстрация того, как биологические мембраны могут быть поняты с помощью электрических моделей. Мы также продемонстрировать процедуры регистрации потенциалов действия от брюшной нервной цепочки из раков для студентов ориентированы лабораторий.

Abstract

Это демонстрация того, как электрические модели могут быть использованы для характеристики биологических мембран. Это упражнение также вводит биофизических терминологии, используемой в электрофизиологии. Такое же оборудование, используемые в мембранных моделей, как на живых препаратах. Некоторые свойства изолированного шнура нерва исследуются: нервные потенциалы действия, набор нейронов, и отзывчивость нерв шнур к факторам окружающей среды.

Discussion

Наша цель в режиме он-лайн видео-презентации и данной статьи является показать, что биофизические свойства клеток можно, в частности, быть смоделирована как электрических цепей. Кроме того, с живой нервной ткани, который относительно легко получить, основополагающие принципы скорости проведения, рефрактерных периодов и электрофизиологических методов записи возможны для студентов лаборатории студент со скромными инвестициями оборудования. Темы и основные парадигмы представлены может быть легко модифицирована для потребностей различных курсах.

Техническое обслуживание раков и их изобилие делает их привлекательными моделями для студентов управляемых экспериментов. Ракообразных вентральной нервные стволы, как правило, надежные и сохранять физиологическую целостность в минимальные физиологический раствор в течение часа, что достаточно для 3 часов студент лаборатории.

Учитывая, что некоторые из больших аксонов в VNC из раков подключены через щелевые контакты, дополнительные эксперименты на их вклад может быть проведен, а также различные свойства, чем в стандартной лягушки седалищный нерв подготовки может быть доказана. Седалищного нерва является классической моделью для решения соединения потенциалов действия и проводимости свойствами. Это могло бы даже быть интересным сравнительный эксперимент для студентов, чтобы сравнить свойства проводимости, аксон найма, и тугоплавких периоды между этими двумя препаратами.

Materials

Circuit board

Electronics listed below for the breadboard experiments can be obtained at an local electronics store such as Radio Shack. Bread board, resistors, capacitors, batteries and wires that can serve as junctions for the breadboard as outlined in the experiments. A common voltmeter (Wavetek Meterman voltmeter) A/D board for on line recording to a computer. Electrical signals are recorded on line to a PowerLab/4s interface (ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA). We use standard software from ADInstruments named Chart or Scope.

Physiology experiments

Crayfish (Procambarus clarkii). Atchafalaya Biological Supply Co., Raceland, LA., USA. Standard crayfish saline: Modified from Van Harreveld's solution (1936). (in mM) 205 NaCl; 5.3 KCl; 13.5 CaCl22H2O; 2.45 MgCl26H2O; 5 HEPES and adjusted to pH 7.4. All saline chemicals were obtained from Sigma chemical company (St. Louis, MO). Dissection tools: Fine #5 tweezers, fine scissors, knife blade holder, #26002-20 insect pins (all obtained from Fine Science Tools (USA), Inc., 373-G Vintage Park Drive, Foster City, CA 94404-1139) A nerve chamber dish (ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA) to hold the nerve. The wires that come with the nerve chamber dish can be used to stimulate the nerve. A suction electrode is used to record the signals. The manipulator or a clamp on a ring stand will also serve as a holder for the suction electrode. Faraday Cage Dissecting Microscope High Intensity Illuminator (light source) Microscope Platform AC/DC Differential Amplifier (A-M Systems Inc. Model 3000) PowerLab 26T (AD Instruments) Extracellular amplifier (AD Instruments) LabChart 7 (ADI Instruments) Dissecting tools A ring stand and clamp to serve as a holder for the recording suction electrode