Name: membrane potentials, synaptic responses, neuronal circuitry, neuromodulation and muscle histology using the crayfish: student laboratory exercises
Uploaded: 2011-01-18T17:00:00
Duration: 16 min 16 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Membrane Potentials, Synaptic Responses, Neuronal Circuitry, Neuromodulation and Muscle Histology Using the Crayfish: Student Laboratory Exercises at JoVE.com

Unterstützt von der University of Kentucky, Department of Biology, Office of Undergraduate Studies and College of Arts &amp; Sciences.

Membrane Potential Bereits 1902 wurde Bernstein mit den Themen ein Ruhepotential in das Axon eines Tintenfisches zu tun haben. Es ist faszinierend, zu prüfen, wie diese frühen Ideen und Beobachtungen Berstein (1902) und Nernst (1888) später in der Forschung Membran Physiologie beeinflusst. (Siehe Überprüfung durch Malmivuo und Plonsey, 1995; auch auf der www <a href="http://www.bem.fi/book/">http://www.bem.fi/book/</a> ). Es sind noch bis zum heutigen Tag, Durchbrüche zu über Ionenkanal-Funktion und Eigenschaften von biologischen Membranen, die sehr bedeutsam für das Verständnis der zellulären Physiologie, welche die Funktion von Geweben, Organen und Systemen bezieht gemacht werden. Der Vergleich der experimentellen und theoretisch abgeleiteten Auswirkungen externer [K +] auf das Ruhemembranpotential zeigt den Einfluss der Ionen auf das Membranpotential. Weitere Experimente mit dem gleichen Präparat bleiben durchgeführt werden, um grundlegende physiologische Fragen anzugehen. Einige waren im Jahr 1968 von Atwood und Parnas hervorgehoben und sind noch nicht vollständig gelöst werden. Mit den Techniken in dieser Übung erhalten, kann man vorgehen, um viele Fragen noch in anderen experimentellen Präparaten sowie in physiologischen Anwendungen im Zusammenhang mit Medizin und Gesundheit zu beantworten. Wir haben den Nutzen eines Modells wirbellosen Vorbereitung auf grundlegende Fragen relevant für alle Tiere-Adresse gezeigt. Mit den Kenntnissen über die elektrochemischen Gradienten von Ionen in diesem oben genannten Übung können Sie jetzt auf die Erregbarkeit der Membranen Voraus durch die Untersuchung der synaptischen Übertragung auf neuromuskuläre Präparate in der Krebse. Messen Synaptic Responses Die Details für den ersten Teil dieses Labors, und die damit verbundenen Film zur Verfügung gestellt haben wichtige Schritte für die Aufnahme Membranpotentiale und Untersuchung von Muskel-Struktur zur Verfügung gestellt. Im zweiten Teil dieses Labors, sofern der Nachweis einer Dissektion und Aufnahme synaptischen Übertragung im NMJs der phasischen und tonischen motorischen Einheiten ein Engagement in grundlegende Konzepte in der Physiologie. Die Exposition gegenüber einem neuronalen Schaltkreis, der in Teil kann kann man damit verbundenen Verhaltensweisen im intakten Tier erklären, hat das Potenzial nicht nur für Studenten, um verschiedene offene Fragen im Rahmen ihrer Laborübung zu untersuchen, sondern auch für die zukünftige Forschung auf neuronale Schaltkreise in einem gut gegründet wirbellosen Vorbereitung (Kennedy et al, 1969;. Antonsen und Edwards, 2003) Diese Präparate können auch zur synaptischen Erleichterung, Depressionen und langfristige Plastizität (die nicht in dieser Laborstudie untersucht) zu untersuchen. Selbst innerhalb einiger Arten von Krebsen, hängt neuronalen Plastizität auf den experimentellen Stimulation Bedingungen (Mercier und Atwood, 1989;. Cooper et al, 1998) sowie ihrer natürlichen Umgebung. Inwieweit die Fähigkeit zur synaptischen Wirksamkeit und Muskel Dynamik verändern dient das Tier bleibt zu untersuchen. Da Krebse ändern ihr Verhalten in Bezug auf saisonale Schwankungen und die Häutung Zyklus zu tun, gibt es relativ langfristige Tätigkeit Unterschiede in ihrer neuromuskulären Systems. Es hat sich gezeigt, dass die phasischen motorischen Nervenenden der Kralle näher Muskeln der klassischen phasischen Morphologie weisen im Winter, sondern anschwellen und mehr Krampfadern entlang der Länge des Terminals während der Sommermonate (Lnenicka 1993; Lnenicka und Zhao, 1991). Einige frühe Studien in Flusskrebse seitlichen Riese (LG) Interneuronen im Bauchmark durchgeführt wurde, zeigte die Anwesenheit von Gap Junctions (Johnson, 1924; Watanabe und Grundfest, 1961). Es ist bekannt, dass CO 2 eine Auswirkung auf elektrische Kommunikation durch Abkoppeln Gap Junctions (Arellano et al, 1990) hat. Es wurde kürzlich gezeigt, dass die Nervenstrang und die Kommunikation innerhalb der sensorischen-CNS-motor-Muskel-Schaltung, wie in diesem Bericht beschrieben, ist auch empfindlich auf 2-Exposition CO, auf das Vorhandensein von Gap Junctions (Bierbower, 2010; Bierbower und Cooper, 2010) Die spontane Aktivität der 3 rd motorische Wurzel hat ein Thema seit den 1960er Jahren, als Eckert (1961), wenn die Tonika Brennen statischen Muskel-Rezeptor-Orgel (MRO) in der gleichen oder benachbarten Segment für die spontane Antrieb Konto konnte untersucht. In diesen früheren Studien zeigte sich, dass die Aktivität im ventralen Nervenstrang (VNC) wurde möglicherweise von höheren Zentren (Eckert, 1961; Kennedy und Takeda, 1965a, b;. Strawn et al, 2000) angetrieben. Da die Anwesenheit von CO 2 stoppte die spontane Aktivität, kann man irgendwo in der Antrieb auf die Motoneuronen nehme an, es könnte Gap Junctions oder glutamatergen exzitatorischen Laufwerk sein. Die NMJs blockiert oder weisen verminderte Sensitivität gegenüber der in Gegenwart von CO 2 Glutamat, und sie können bloc werdensowie innerhalb des ZNS ked (Bierbower, 2010; Bierbower und Cooper, 2010; siehe auch Badre et al, 2005.). Die Wirkung verschiedener Neuromodulatoren ist auch leicht an die verschiedenen Arten von NMJs (; Griffis et al, 2000;. Southard et al, 2000;.. Strawn et al, 2000 Cooper und Cooper, 2009) untersucht. Darüber hinaus sind verschiedene Einflüsse von Neuromodulatoren auf das ZNS Schaltung ausgeübt. Es wurde vorgeschlagen, dass die 5-HT und Oktopaminerge Neuronen kann als &quot;Gewinn-Setter&quot; in der Veränderung der Ausgang des neuronalen Schaltkreisen (Ma et al, 1992 Funktion;. Schneider et al, 1996;. Hörner et al, 1997;. Edwards et al., 2002). Es bleibt noch viel zu tun, bevor wir völlig verstehen kann, die Auswirkungen von Neuromodulatoren auf einzelne Zielzellen. Da die verschiedenen Neuromodulatoren können in Absprache mit den anderen zusammenzuarbeiten, ist die Analyse ihrer gemischten Aktion ein Bereich für die zukünftige Forschung (Djokaj et al., 2001). Darüber hinaus nur wenige Studien, vor allem in der Wirbeltiere, die Auswirkungen der Neuromodulatoren auf dem gesamten Wege, die ein bestimmtes Verhalten regulieren können. In diesem sinnlich-CNS-Motor-Einheit Vorbereitung kann man den Einfluss der beiden sensorischen Input und Neuromodulatoren auf die Aktivität der Motoneuronen (Kennedy et al., 1969). Da es postuliert hat, dass 5-HT eine Rolle spielt bei der Regulierung des Verhaltens Zustand der Krebse, Hummer und Krabben (Livingstone et al, 1980;.. Sneddon et al, 2000) wurden mehrere Versuche unternommen, um seine Konzentration zu bestimmen, die VNC, der Hämolymphe und in isolierten Ganglien Hummer (Livingstone et al, 1980;. Harris-Warrick und Kravitz 1984;. Fadool et al, 1988). Allerdings gab es erhebliche Unterschiede in den aufgezeichneten Messungen ausschließen spezielle Dosis-Wirkungs-Beziehungen, die für Verhaltensstörungen Aktionen verantwortlich sein könnten. Ein Flusskrebs mit den Klauen in einer erhöhten Position und mit dem Schwanz unter seinem Bauch versteckt gehalten wurde gedacht, um eine dominieren Haltung aufweisen (Livingstone et al., 1980). Der Zustand der Bauch-Flexion in Krebsen scheint nicht die Haltung, dass dominante Krebse, innerhalb eines Paares, während die sozialen Interaktionen aufweisen oder unter Beibehaltung eines dominierenden hierarchischen Status (Listerman et al., 2000). Devot Krebse wird auch tuck ihren Bauch unter sich, wie sie Rückzug von einem Gegner. Solche Schwanz stopfte wird auch als eine Abwehrhaltung (Listerman et al., 2000) gesehen. Diese Verhaltensweisen wurden leicht im Feld und im Labor Einstellungen beobachtet (Bovbjerg, 1953, 1956; Bruski und Dunham, 1987; Li et al, 2000;.. Listerman et al, 2000). Interessanterweise stellte die Verhaltens-Haltungen in Hummer (Livingstone et al., 1980) sind für die 5-HT und Octopamin Injektionen in die australische Flusskrebse, Cherax destructor (McRae, 1996) umgekehrt. Möglicherweise würden ganz unterschiedliche Reaktionen in der oberflächlichen Beuger Vorbereitung in der australischen Krebse beobachten. Darüber hinaus, da Dominanz ist in der Regel eine Größe zwischen Krebsen verwandt, würde man erwarten, eine sehr plastische Antwort-System für die schnelle veränderten gesellschaftlichen Bedingungen (Strawn et al., 2000). Die Plastizität in Reaktion auf Neuromodulatoren in wirbellosen Tieren ist ein offenes Forschungsgebiet. Wyttenbach, Johnson und Hoy (1999) haben digitale Medien und ein Labor Anleitung für verschiedene Krebse Experimente mit den gleichen Muskel in diesem Bericht neben anderen Krebse Vorbereitungen vorgestellt produziert. Dies ist eine hervorragende Ressource für Schüler Übungen.

<ol><li> Crayfish (Procambarus clarkii). Atchafalaya Biological Supply Co., Raceland, LA., USA. </li><li> Standard-Krebse Kochsalzlösung: Geändert von Van Harreveld-Lösung (1936). (In mm) 205 NaCl, 5,3 KCl, 13,5 CaCl 2 · 2H 2 O, 2,45 MgCl 2 6H 2 O, 5 HEPES und auf pH 7,4 eingestellt. Serotonin, Glutamat und Dopamin sind in Flusskrebse Kochsalzlösung. Bouin Fixierlösung wurde direkt und verwendet Methylenblau ist in Flusskrebse Kochsalzlösung hergestellt. Alle Chemikalien sind von Sigma Chemical Company (St. Louis, MO) erhalten. </li><li> Dissection-Tools: Fine Nr. 5 Pinzette, feine Schere, Messer Messerhalter, # 26002-20 Insektennadeln (alle von Fine Science Tools (USA), Inc., 373-G Vintage Park Drive, Foster City, CA 94404-1139 erhalten) . </li><li> Sylgard-Talsohle Glasschale </li><li> Becher (gegenüber chemischen Lösungen halten) </li><li> Elektrische Signale werden auf Linie zu einem PowerLab 26T-Schnittstelle an einen Computer (ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA) aufgezeichnet. Wir verwenden Standard-Software von ADInstruments namens Chart-oder Scope. </li><li> Modell 3000 AC / DC-Verstärker für die intrazelluläre als auch extrazelluläre Aufnahmen verwendet werden kann. </li><li> Präpariermikroskop mit Zoom-Funktion für die intrazelluläre Aufnahme. Für fokale Aufnahme auf visualisiert Terminals ein zusammengesetztes Mikroskop mit aufrechten Ziele (4 x und 20x) verwendet wird. Man braucht eine Hg-Lichtquelle. </li><li> Für intrazelluläre Ableitungen verwenden wir Glaskapillare Schlauch (Katalog # 30-31-0 von FHC, Brunswick, ME, 04011, USA). Die intrazelluläre Elektrode sollte einen Widerstand von 20 bis 30 mOhm. Intrazelluläre Elektroden wurden mit 3 M KCl gefüllt. </li><li> Ein Saugelektrode wird verwendet, um extrazelluläre Signale aufzuzeichnen. </li><li> Faraday-Käfig. </li><li> High Intensity Illuminator (Lichtquelle). </li><li> Mikromanipulator </li></ol>

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

Der Zweck dieses Berichts ist es, ein Verständnis der Auswirkungen von Ionengradienten über eine biologische Membran verursacht. Zwei Aspekte, die eine Zellmembran potenziellen Einfluss und die wir-Adresse in diesen Experimenten sind: (1)-Ionen-Konzentration von K + an der Außenseite der Membran, und (2) die Durchlässigkeit der Membran für bestimmte Ionen. Die Krebse abdominale Streckmuskeln sind in Gruppierungen wobei einige Tonika (langsam) und andere phasische (schnell) in ihren biochemischen und physiologischen Phänotypen, sowie in ihrer Struktur, die Motoneuronen, dass diese Muskeln innervieren sind entsprechend unterschiedlich in funktionellen Eigenschaften. Wir benutzen diese Muskeln sowie die oberflächliche, Tonic abdominale Beugemuskeln, um die Eigenschaften der synaptischen Übertragung zu demonstrieren. Darüber hinaus führen wir eine sinnlich-CNS-Motoneuronen-Muskel-Schaltung, um die Wirkung der Kutikula sensorische Stimulation wie auch der Einfluss der Neuromodulatoren über bestimmte Aspekte der Schaltung zu demonstrieren. Mit den Techniken in dieser Übung erhalten, kann man anfangen zu viele Fragen noch in anderen experimentellen Präparaten sowie in physiologischen Anwendungen im Zusammenhang mit Medizin und Gesundheit zu beantworten. Wir haben den Nutzen des Modells wirbellosen Vorbereitungen auf grundlegende Fragen relevant für alle Tiere-Adresse gezeigt.

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

Die Experimente zeigen, eine einfache Möglichkeit für Studenten, um Erfahrungen bei der Prüfung Muskulatur, synaptische Antworten, die Auswirkungen der Ionengradienten und Durchlässigkeit auf Membranpotentiale zu gewinnen. Auch ist ein sinnlich-ZNS-motor-Muskel-Schaltung vorgestellt, um ein Mittel, um Wirkungen von Verbindungen auf einem neuronalen Schaltkreis-Test zeigen.

Membranpotentiale, Synaptic Responses, neuronalen, Neuromodulation und Muscle Histologie Mit dem Crayfish: Schülerlabor Übungen

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