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Biology

Modellierung biologischer Membranen mit Leiterplatten und Messung elektrischer Signale in Axone: Schülerlabor Übungen

Published: January 18, 2011 doi: 10.3791/2325
Automatic Translation
1, 1, 2, 1
1Department of Biology, University of Kentucky, 2Department of Physiology, University of Toronto

Summary

Dies ist ein Beispiel dafür, wie biologische Membranen verstanden mit elektrischen Modelle. Wir zeigen auch Verfahren zur Erfassung Aktionspotentiale aus dem Bauchmark der Krebse für Schüler orientiert Labors.

Abstract

Dies ist eine Demonstration, wie elektrische Modelle können verwendet werden, um biologische Membranen zu charakterisieren. Diese Übung führt auch biophysikalische Terminologie in Elektrophysiologie. Das gleiche Gerät ist in der Membran-Modell als zu leben Zubereitungen verwendet. Einige Eigenschaften eines isolierten Nervenstrang untersucht: Nervenaktionspotentiale, Rekrutierung von Neuronen und Reaktionsfähigkeit der Nervenstrang auf Umweltfaktoren.

Discussion

Unser Ziel in der Online-Video-Präsentation und das Papier ist zu zeigen, dass die biophysikalischen Eigenschaften von Zellen, können zum Teil als elektrische Schaltungen modelliert werden. Darüber hinaus, mit Live-Nervengewebe, die relativ leicht zu erhalten ist, sind grundlegende Prinzipien der Leitgeschwindigkeit Refraktärzeiten und elektrophysiologische Aufnahmetechniken für Bachelor-Student Labors mit bescheidenen Investitionen von Geräten möglich. Die Themen und grundlegende Paradigmen vorgestellt leicht für die Anforderungen der verschiedenen Kurse geändert werden.

Wartung von Flusskrebsen und ihren Reichtum macht sie attraktiver Modelle für Schüler bestimmte Experimente. Krustentier ventrale Nervenstränge sind in der Regel robust und behalten physiologische Integrität in einer minimalen Kochsalzlösung für Stunden, was ausreichend für eine 3-stündige Schülerlabor ist.

Da einige der großen Axone in den VNC des Krebses über Gap Junctions, zusätzliche Experimente auf ihren Beitrag durchgeführt werden können, und andere Eigenschaften als gefunden in der Standard-Frosch Ischiasnerv Vorbereitung nachgewiesen werden können, sind verbunden. Der Ischiasnerv ist ein klassisches Modell für die Bewältigung Verbindung Aktionspotentiale und Leitungseigenschaften. Es könnte sogar eine interessante Vergleichsversuch für Studenten Leitungseigenschaften vergleichen, Axon Rekrutierung und Refraktärzeiten zwischen diesen beiden Präparaten werden.

Disclosures

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Acknowledgments

Diese Experimente wurden von einem Labor Handbuch, das in einem Kurs verwendet wurde, orchestriert von Dr. HL Atwood, am Institut für Zoologie, Universität Toronto geändert. Die Übungen wurden auch genutzt und modifiziert aus einem Handbuch, das für "6 th INTENSIVE IBRO WORKSHOP ON BASIC Neuroscience" produziert wurde und an der Korea University, Seoul, South Korea im Jahr 1993 (Cooper et al., 1993) statt. Die aktuellen Änderungen waren erforderlich, um Geräte gemeinsam nutzen zu Tag Schüler gerichtet Labors an verschiedenen Universitäten präsentieren. Unterstützt von der University of Kentucky, Department of Biology, Office of Undergraduate Studies and College of Arts & Sciences.

Materials

Circuit board
  1. Electronics listed below for the breadboard experiments can be obtained at an local electronics store such as Radio Shack.
  2. Bread board, resistors, capacitors, batteries and wires that can serve as junctions for the breadboard as outlined in the experiments.
  3. A common voltmeter (Wavetek Meterman voltmeter)
  4. 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
  1. Crayfish (Procambarus clarkii). Atchafalaya Biological Supply Co., Raceland, LA., USA.
  2. 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).
  3. 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)
  4. 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.
  5. A suction electrode is used to record the signals.
  6. The manipulator or a clamp on a ring stand will also serve as a holder for the suction electrode.
  7. Faraday Cage
  8. Dissecting Microscope
  9. High Intensity Illuminator (light source)
  10. Microscope Platform
  11. AC/DC Differential Amplifier (A-M Systems Inc. Model 3000)
  12. PowerLab 26T (AD Instruments)
  13. Extracellular amplifier (AD Instruments)
  14. LabChart 7 (ADI Instruments)
  15. Dissecting tools
  16. A ring stand and clamp to serve as a holder for the recording suction electrode

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References

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  3. A report on the, "SIXTH INTENSIVE IBRO WORKSHOP ON BASIC NEUROSCIENCE". Cooper, R. L., Chang, J. J., Ito, M. July 1993, Seoul, South Korea, , Society for Neuroscience. 116-116 (1985).
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Grundlegende Protokolle Wirbellose Krebse Modeling Student Labor Nervenstrang
Modellierung biologischer Membranen mit Leiterplatten und Messung elektrischer Signale in Axone: Schülerlabor Übungen
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Robinson, M. M., Martin, J. M.,… More

Robinson, M. M., Martin, J. M., Atwood, H. L., Cooper, R. L. Modeling Biological Membranes with Circuit Boards and Measuring Electrical Signals in Axons: Student Laboratory Exercises. J. Vis. Exp. (47), e2325, doi:10.3791/2325 (2011).

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