Soutenue par l&#39;Université du Kentucky, Département de biologie, Bureau des études de premier cycle et le Collège des Arts et des Sciences.

Potentiel de membrane Dès 1902, Bernstein a été le traitement des questions d&#39;un potentiel de repos dans l&#39;axone d&#39;un calmar. Il est curieux d&#39;examiner comment ces premières idées et des observations de Berstein (1902) et de Nernst (1888) plus tard, influencé la recherche en physiologie de membrane. (Voir revue par Malmivuo et Plonsey, 1995; également disponible sur le www <a href="http://www.bem.fi/book/">http://www.bem.fi/book/</a> ). Il ya encore, à ce jour, les percées faites au sujet de la fonction des canaux ioniques et les propriétés des membranes biologiques qui sont très importants dans la compréhension de la physiologie cellulaire qui se rapporte à la fonction des tissus, organes et systèmes. La comparaison des effets expérimentaux et théoriques issus de l&#39;extérieur [K +] sur le potentiel de repos membranaire indique l&#39;influence des ions sur le potentiel de membrane. Des expériences complémentaires utilisant cette même préparation restent à effectuer pour répondre aux questions fondamentales physiologiques. Certains ont été mis en évidence en 1968 par Atwood et Parnas et n&#39;ont pas encore été entièrement traités. Avec les techniques obtenus dans cet exercice, on peut procéder pour répondre à de nombreuses questions qui restent dans les autres préparations expérimentales ainsi que dans les applications physiologiques liés à la médecine et la santé. Nous avons démontré l&#39;utilité d&#39;une préparation d&#39;invertébrés modèle pour répondre aux questions fondamentales pertinentes à tous les animaux. Grâce aux connaissances acquises sur les gradients électrochimiques des ions dans cet exercice ci-dessus, vous pouvez maintenant passer à l&#39;excitabilité des membranes en examinant la transmission synaptique neuromusculaire dans les préparations à l&#39;écrevisse. Mesure des réponses synaptiques Les détails fournis par la première partie de ce laboratoire, et le film associé, ont fourni les principales étapes pour l&#39;enregistrement de potentiels de membrane et d&#39;enquêter sur la structure musculaire. Dans la deuxième partie de ce laboratoire, la démonstration de la dissection et la transmission synaptique d&#39;enregistrement à la NMJs d&#39;unités motrices phasiques et toniques fourni une exposition à des concepts fondamentaux de la physiologie. L&#39;exposition à un circuit de neurones, qui peut en partie peut être utilisée pour expliquer les comportements associés, chez l&#39;animal intact a un potentiel non seulement pour les étudiants d&#39;étudier diverses questions ouvertes dans leur exercice de laboratoire, mais aussi pour de futures recherches sur les circuits neuronaux dans un puits la préparation d&#39;invertébrés établis (Kennedy et al, 1969;. Antonsen et Edwards, 2003) Ces préparations peuvent aussi être utilisées pour étudier la facilitation synaptique, la dépression et plasticité à long terme (pas étudiés dans cette étude en laboratoire). Même au sein de certaines espèces d&#39;écrevisses, de la plasticité neuronale dépend des conditions de stimulation expérimentale (Mercier et Atwood, 1989;. Cooper et al, 1998) ainsi que leur environnement naturel. Dans quelle mesure la capacité d&#39;altérer l&#39;efficacité synaptique et la dynamique musculaire sert de l&#39;animal reste à étudier. Depuis écrevisses ne modifient leur comportement en relation avec les variations saisonnières et du cycle de mue, il ya relativement différences d&#39;activité à long terme dans leurs systèmes neuromusculaires. Il a été démontré que les bornes phasique nerf moteur des muscles griffes présentent le plus proche morphologie classique phasique pendant l&#39;hiver, mais gonflent et deviennent plus varices le long de la borne pendant les mois d&#39;été (Lnenicka 1993; Lnenicka et Zhao, 1991). Certaines des premières études menées en écrevisses géantes latérales (LG) interneurones au sein de la corde nerveuse ventrale démontré la présence de jonctions lacunaires (Johnson, 1924; Watanabe et Grundfest, 1961). Il est bien connu que le CO 2 a un effet sur ​​la communication électrique par découplage jonctions gap (Arellano et al, 1990). Il a été récemment montré que la moelle épinière et de la communication au sein du circuit sensori-moteur-SNC-musculaires, telles que décrites dans ce rapport, est également sensible au CO 2 d&#39;exposition, indiquant la présence de jonctions lacunaires (Bierbower, 2010; Bierbower et Cooper, 2010) L&#39;activité spontanée de la racine 3 e moteur a été un sujet depuis les années 1960 lorsque Eckert (1961) a examiné si la tonique tirs statiques organe récepteur musculaire (MRO) dans le même segment ou voisins pourraient représenter pour le lecteur motrice spontanée. Dans ces études antérieures, il est devenu évident que l&#39;activité a été tirée dans la corde nerveuse ventrale (VNC), éventuellement des centres supérieurs (Eckert, 1961; Kennedy et Takeda, 1965a, b;. Strawn et al, 2000). Puisque la présence de CO 2 arrêté l&#39;activité spontanée, on peut supposer quelque part dans le lecteur pour les neurones moteurs pourrait y avoir des jonctions ou glutamatergiques excitateurs disque. Le NMJs sont bloqués ou présentent une sensibilité diminuée à la glutamate en présence de CO 2, et ils peuvent être du Blocked ainsi dans le SNC (Bierbower, 2010; Bierbower et Cooper, 2010; voir aussi Badre et al, 2005).. L&#39;action des neuromodulateurs différents est aussi facile a étudié à différents types de NMJs (Cooper et Cooper, 2009; Griffis et al, 2000;. Southard et al, 2000;.. Strawn et al, 2000). En outre, les diverses influences sont exercées par les neuromodulateurs du système nerveux central sur les circuits. Il a été suggéré que la 5-HT et les neurones octopaminergic peut fonctionner comme «gain-setters» dans la modification de la sortie des circuits neuronaux (Ma et al, 1992;. Schneider et al, 1996;. Horner et al, 1997;. Edwards et al., 2002). Beaucoup de travail reste à faire avant que nous ne pouvons comprendre pleinement les effets des neuromodulateurs sur les cellules cibles individuelles. Étant donné que les neuromodulateurs différents peuvent travailler de concert avec l&#39;autre, l&#39;analyse de leur action mixte est une zone pour des recherches futures (Djokaj et al., 2001). En outre, peu d&#39;études, en particulier chez les vertébrés, lutter contre les effets des neuromodulateurs ensemble sur les voies qui peuvent réguler un comportement spécifique. Dans cette préparation unité sensori-motrice SNC-on peut examiner l&#39;influence des deux entrées sensorielles et neuromodulateurs sur l&#39;activité des neurones moteurs (Kennedy et al., 1969). Comme il a été postulé que la 5-HT joue un rôle dans la régulation de l&#39;état comportemental du écrevisses, langoustes et des crabes (Livingstone et al, 1980;.. Sneddon et al, 2000), plusieurs tentatives ont été faites pour déterminer sa concentration dans VNC, l&#39;hémolymphe, et dans les ganglions isolés de homards (Livingstone et al, 1980;. Harris-Warrick et Kravitz 1984;. Fadool et al, 1988). Cependant, il a été variations considérables dans les mesures enregistrées, ce qui exclut spécifiques relation dose-réponse qui pourrait rendre compte des mesures comportementales. Une écrevisse avec les griffes lieu dans une position surélevée et avec la queue repliées sous son abdomen a été pensé pour exposer une posture dominent (Livingstone et al., 1980). L&#39;état de flexion abdominale chez les écrevisses ne semble pas être la posture que l&#39;écrevisse dominante, dans une paire, présentent au cours des interactions sociales ou tout en conservant un statut dominant hiérarchique (Listerman et al., 2000). Soumise écrevisses vont même tuck leurs abdomens en eux-mêmes comme ils se retirent d&#39;un adversaire. Border la queue est également considéré comme une posture de défense (Listerman et al., 2000). Ces comportements ont été facilement observés sur le terrain et en laboratoire (Bovbjerg, 1953, 1956; Brousski et Dunham, 1987; Li et al, 2000;.. Listerman et al, 2000). Fait intéressant, les postures comportementales noté dans les homards (Livingstone et al., 1980) sont inversés pour la 5-HT et les injections octopamine dans les écrevisses australiennes, destructeur Cherax (McRae, 1996). Peut-être, des réponses tout à fait différente serait observé dans la préparation fléchisseur superficiel de l&#39;écrevisse australienne. En outre, depuis la domination est généralement de taille liés entre écrevisses, on s&#39;attendrait à un système de réponse très rapide en plastique pour modifier les conditions sociales (Strawn et al., 2000). La plasticité de la réactivité aux neuromodulateurs dans les invertébrés est un espace ouvert d&#39;enquête. Wyttenbach, Johnson, et Hoy (1999) ont produit des supports numériques et d&#39;un manuel de laboratoire pour les expérimentations impliquant les différents écrevisses musculaires mêmes présentées dans ce rapport, en plus de préparations autres écrevisses. Ceci est une excellente ressource pour les exercices des élèves.

<ol><li> Ecrevisses (Procambarus clarkii). Atchafalaya biologique Supply Co., Raceland, LA., USA. </li><li> Standard écrevisses salin: modification de la solution Van Harreveld (1936). (En mm) 205 NaCl, 5,3 KCl; 13,5 CaCl 2, 2H 2 O; 2,45 MgCl 2 6H 2 O; HEPES 5 et ajusté à pH 7,4. La sérotonine, glutamate et la dopamine sont faites dans une solution saline écrevisses. Solution de fixateur de Bouin a été utilisé directement et bleu de méthylène est faite dans une solution saline écrevisses. Tous les produits chimiques sont obtenus chez Sigma Chemical Company (St. Louis, MO). </li><li> Des outils de dissection: Beaux # 5 pinces, ciseaux fins, porte-lame de couteau, des broches # 26002-20 insectes (tous obtenus à partir des outils Fine Science (USA), Inc, 373-G Vintage Park Drive, Foster City, CA 94404-1139) . </li><li> Plat en verre à fond Sylgard </li><li> Béchers (pour retenir des solutions chimiques) </li><li> Les signaux électriques sont enregistrées sur la ligne à une interface PowerLab 26T à un ordinateur (ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA). Nous utilisons un logiciel standard de ADInstruments nommé Chart ou la portée. </li><li> Modèle 3000 AC / DC amplificateur pour des enregistrements intracellulaires ainsi que extracellulaire peut être utilisé. </li><li> Loupe binoculaire avec fonction zoom pour les enregistrements intracellulaires. Pour l&#39;enregistrement de contact sur les bornes visualisés au microscope composé avec les objectifs debout (4 x et 20x) est utilisé. On a besoin d&#39;une source lumineuse Hg. </li><li> Pour les enregistrements intracellulaires nous utilisons tube capillaire en verre (catalogue # 30-31-0 du FHC, Brunswick, ME, 04011, USA). L&#39;électrode intracellulaire doivent avoir une résistance de 20 à 30 Mohm. Électrodes intracellulaires ont été remplis avec 3 M de KCl. </li><li> Une électrode d&#39;aspiration est utilisé pour enregistrer des signaux extracellulaires. </li><li> Cage de Faraday. </li><li> Illuminateur à haute intensité (source lumineuse). </li><li> Micromanipulateur </li></ol>

membrane potentials, synaptic responses, neuronal circuitry, neuromodulation and muscle histology using the crayfish: student laboratory exercises

Le but de ce rapport est d&#39;aider à développer une compréhension des effets causés par des gradients d&#39;ions à travers une membrane biologique. Deux aspects qui influencent le potentiel de membrane d&#39;une cellule et que nous adressons dans ces expériences sont: la concentration d&#39;ions (1) de K + à l&#39;extérieur de la membrane, et (2) de la perméabilité de la membrane aux ions spécifiques. Les muscles extenseurs écrevisses abdominaux sont dans des groupes avec quelques toniques être (lent) et d&#39;autres phasique (rapide) dans leurs phénotypes biochimiques et physiologiques, ainsi que dans leur structure, les neurones moteurs qui innervent ces muscles sont également différent des caractéristiques fonctionnelles. Nous utilisons ces muscles ainsi que du superficiel, muscle fléchisseur tonique abdominale afin de démontrer les propriétés de la transmission synaptique. En outre, nous introduisons une sensori-SNC-neurone moteur du muscle circuit pour démontrer l&#39;effet de la stimulation sensorielle cuticulaires ainsi que l&#39;influence des neuromodulateurs sur certains aspects du circuit. Avec les techniques obtenus dans cet exercice, on peut commencer à répondre à plusieurs questions qui restent dans les autres préparations expérimentales ainsi que dans les applications physiologiques liés à la médecine et la santé. Nous avons démontré l&#39;utilité des préparations d&#39;invertébrés modèle pour répondre aux questions fondamentales pertinentes à tous les animaux.

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Membrane Potentials, Synaptic Responses, Neuronal Circuitry, Neuromodulation and Muscle Histology Using the Crayfish: Student Laboratory Exercises

Les expériences démontrent une approche facile pour les étudiants d&#39;acquérir une expérience dans l&#39;examen de la structure musculaire, les réponses synaptiques, les effets des gradients d&#39;ions et de la perméabilité sur les potentiels de membrane. En outre, un sensori-SNC-moteur du muscle circuit est présenté pour montrer un moyen de tester les effets de composés sur un circuit neuronal.

Potentiels de membrane, les réponses synaptiques, circuits neuronaux, neuromodulation et histologie muscle en utilisant l&#39;écrevisse: des exercices de laboratoire étudiant

The purpose of this report is to help develop an understanding of the effects caused by ion gradients across a biological membrane. Two aspects that ...

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