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

נתמך על ידי אוניברסיטת קנטקי, החוג לביולוגיה, משרד לימודי הסמכה ו במכללה לאמנויות ומדעים.

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

פוטנציאל ממברנה כבר ב 1902, היה ברנשטיין להתמודד עם סוגיות של פוטנציאל מנוחה האקסון של דיונון. זה מרתק לבחון כיצד רעיונות אלו מוקדם תצפיות ברשטיין (1902) ו נרנסט (1888) השפיע מאוחר יותר מחקר בפיזיולוגיה הממברנה. (ראה סקירה על ידי Malmivuo ו Plonsey, 1995; זמין גם על www <a href="http://www.bem.fi/book/">http://www.bem.fi/book/</a> ). יש עדיין, עד עצם היום הזה, פריצות דרך נעשים על פונקציה ערוץ יון ותכונות של ממברנות ביולוגיות, כי הם מאוד משמעותי בהבנת הפיזיולוגיה הסלולר המתייחס לתפקוד של רקמות, איברים ומערכות. השוואה של השפעות הנגזר ניסיוניים תיאורטית של חיצוני [K +] על פוטנציאל הממברנה מנוחה מציין את ההשפעה של יונים על פוטנציאל הממברנה. ניסויים נוספים באמצעות הכנת אותו להישאר להתבצע במטרה לענות על שאלות הפיזיולוגיים הבסיסיים. חלקם היו מודגשים בחזרה בשנת 1968 על ידי אטווד פרנס ו טרם התמודד באופן מלא. בעזרת טכניקות השיג בתרגיל זה, אפשר להמשיך לענות על שאלות רבות שנותרו ההכנות ניסיוני אחרים, כמו גם ביישומים פיזיולוגיים הקשורים לרפואה ובריאות. אנחנו הדגימו את התועלת של הכנת מודל חוליות במטרה לענות על שאלות יסוד הנוגעות לכל בעלי החיים. עם הידע שנצבר על הדרגתיים אלקטרוכימי של יוני בתרגיל זה לעיל, עכשיו אתה יכול להתקדם רגישות של ממברנות ידי בדיקת הולכה סינפטית על ההכנות neuromuscular ב סרטנים. מדידת התגובות Synaptic הפרטים שנקבעו בחלק הראשון של המעבדה הזו, הסרט קשור, סיפקו שלבים עיקריים הקלטה פוטנציאל הממברנה חוקרת מבנה השריר. בחלק השני של המעבדה זה, הפגנה של דיסקציה שידור הקלטה הסינפטי על NMJs של יחידות מוטוריות phasic טוניק סיפק חשיפה מושגי יסוד בפיזיולוגיה. החשיפה במעגל העצבי, אשר יכול בחלק ניתן להסביר התנהגויות הקשורות, בתוך החיה שלם יש פוטנציאל לא רק לתלמידים לחקור שונים שאלות פתוחות בתוך תרגיל מעבדה שלהם אלא גם למחקר עתידי על מעגלים עצביים ב היטב חוליות הכנה הוקמה (קנדי et al, 1969;. Antonsen ואדוארדס, 2003) תכשירים אלה יכולים לשמש גם כדי לחקור סיוע דיכאון הסינפטי, לטווח ארוך פלסטיות (לא נחקרו במחקר זה במעבדה). אפילו בתוך כמה מינים של סרטנים, הפלסטיות העצבית תלוי בתנאי הגירוי הניסיוני (מרסייה אטווד, 1989;. Cooper et al, 1998), כמו גם בסביבתם הטבעית. במידה מה את היכולת לשנות היעילות הסינפטית ודינמיקה השריר משמש החיה נשארת להיחקר. מאז סרטנים משנים את התנהגותם ביחס וריאציה עונתיים מחזור הנשירה, יש יחסית לטווח ארוך הבדלים בפעילות מערכות neuromuscular שלהם. הוכח כי העצב phasic מנוע מסופים של השרירים טופר קרוב התערוכה מורפולוגיה phasic קלאסי במהלך החורף, אבל להתנפח ולהפוך דליות יותר לאורך הטרמינל במהלך חודשי הקיץ (Lnenicka 1993; Lnenicka ו זאו, 1991). כמה מחקרים מוקדמים שנערכו סרטנים (LG) interneurons לרוחב ענק בתוך העצב בחוט הגחון הפגינו נוכחות הפער צמתים (Johnson, 1924; ווטנבה Grundfest, 1961). עובדה ידועה היא כי ה-CO 2 יש השפעה על התקשורת חשמל על ידי שיחררה את סוגר פער צמתים (Arellano et al, 1990). זה היה הראו לאחרונה כי העצב ותקשורת בתוך מעגל חושית-CNS-מנוע השריר, כפי שמתואר בדו&quot;ח זה, הוא גם רגיש CO 2 חשיפה, המעידים על נוכחות של פער צמתים (Bierbower, 2010; Bierbower וקופר, 2010) הפעילות הספונטנית של שורש 3 rd המנוע כבר נושא מאז 1960 של מתי אקרט (1961) בדקו אם טוניק ירי שרירים סטטי קולטן איבר (MRO) בתוך קטע זהה או השכנה יכול להסביר את הכונן מנוע ספונטנית. אלה מחקרים קודמים התברר כי הפעילות היה מונע את העצב בתוך חוט הגחוני (VNC) ואולי גם ממרכזי גבוה יותר (אקרט, 1961; קנדי טאקדה, 1965a, b;. Strawn et al, 2000). מאז נוכחות של CO 2 עצר את פעילות ספונטנית, אפשר להניח במקום כלשהו בכונן לתאי העצב המוטורי שאולי יש צמתים הפער או כונן מעוררים glutamatergic. NMJs חסומים או להציג ירידה ברגישות גלוטמט בנוכחות של CO2, והם עשויים להיות גושked גם בתוך מערכת העצבים המרכזית (Bierbower, 2010; Bierbower וקופר, 2010: ראה גם Badre et al, 2005).. הפעולה של neuromodulators שונים הוא גם למד בקלות על סוגים שונים של NMJs (קופר קופר, 2009; Griffis et al, 2000;. סאוט et al, 2000;.. Strawn et al, 2000). בנוסף, השפעות שונות המופעל על ידי neuromodulators על המעגלים מערכת העצבים המרכזית. הוצע כי 5-HT ונוירונים octopaminergic יכול לתפקד &quot;להרוויח-קובעי&quot; בשינוי התפוקה של מעגלים עצביים (מא et al, 1992;. שניידר et al, 1996;. הורנר et al, 1997;. אדוארדס et al., 2002). עבודה רבה המלאכה לפני שנוכל להבין את ההשפעות של neuromodulators על התאים היעד בודדים. בהתחשב בכך neuromodulators שונים יפעלו בתיאום אחד עם השני, ניתוח של הפעולה שלהם מעורב הוא אזור למחקר עתידי (Djokaj et al., 2001). בנוסף, מחקרים מעטים, בעיקר בעלי חוליות, כתובת ההשפעות של neuromodulators על כל המסלולים אשר יכולים לווסת התנהגות ספציפיים. לקראת חושית-CNS-מנוע יחידה זו ניתן לבחון את ההשפעה של הקלט החושי והן neuromodulators על הפעילות של הנוירונים המנוע (Kennedy et al., 1969). מאז זה כבר הניחו כי 5-HT משחק תפקיד בוויסות מצב התנהגותי של סרטנים, לובסטרים, סרטנים ו (ליווינגסטון et al, 1980;.. Sneddon et al, 2000), מספר ניסיונות נעשו כדי לקבוע את ריכוזו VNC, hemolymph ו בגרעיני מבודד של לובסטרים (ליווינגסטון et al, 1980;. האריס ו-Warrick קרביץ 1984;. Fadool et al, 1988). עם זאת, חלה וריאציה ניכרת את המדידות נרשמו, לא ניתן ספציפי מנה תגובה קשרים אשר יכול להסביר את פעולות התנהגותיות. סרטנים עם צבתות החזיק בעמדה גדל עם הזנב תחובה מתחת לבטן שלה כבר חשבתי להציג תנוחה לשלוט (ליווינגסטון et al. 1980). מדינת כיפוף בטן סרטנים אינו מופיע להיות יציבה כי סרטנים דומיננטיים, בתוך זוג, התערוכה במהלך אינטראקציות חברתיות או תוך שמירה על מעמדו ההיררכי דומיננטי (Listerman et al., 2000). סרטנים כנוע אפילו טאק הבטן שלהם תחת עצמם כפי שהם לסגת יריב. תוחב זנב כזה נראה גם הגנה יציבה (Listerman et al., 2000). התנהגויות אלו נצפו בקלות בתחום ובמסגרות מעבדה (Bovbjerg, 1953, 1956; ברוסקי ו Dunham, 1987; Li et al, 2000;.. Listerman et al, 2000). מעניין, תנוחות התנהגותיים ציין לובסטרים (ליווינגסטון et al. 1980) מתהפכים עבור 5-HT וזריקות octopamine ב סרטנים האוסטרלי, הורס Cherax (מקריי, 1996). ייתכן, תגובות שונות לחלוטין יהיה לצפות בהכנת מכופף שטחית סרטנים האוסטרלי. בנוסף, מאז הדומיננטיות היא בדרך כלל בגודל הקשורים בין סרטנים, ניתן לצפות במערכת התגובה פלסטיק מאוד התנאים החברתיים להשתנות במהירות (Strawn et al., 2000). הפלסטיות של היענות neuromodulators ב חסרי חוליות הוא שטח פתוח החקירה. Wyttenbach, ג&#39;ונסון, הוי (1999) יצרו מדיה דיגיטלית מדריך מעבדה experimentations סרטנים שונים מעורבים שרירים זהה המוצג בדוח זה בנוסף להכנות סרטנים אחרים. זהו משאב מצוין עבור תרגילים סטודנט.

<ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סרטן הנהרות (Procambarus כלארקיי). Atchafalaya ביולוגית אספקת ושות, Raceland, לוס אנג&#39;לס., ארה&quot;ב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן סרטנים מלוחים: השתנה מפתרון של ואן Harreveld (1936). (מ&quot;מ) 205 NaCl, KCl 5.3, 13.5 CaCl 2 2H 2 O, 2.45 MgCl 2 6 שעות 2 O; 5 HEPES והותאמו pH 7.4. , סרוטונין ודופמין גלוטמט נעשים מלוחים סרטנים. פתרון מקבע של Bouin שימש ישירות מתילן כחול הוא עשה מלוחים סרטנים. כימיקלים כל מתקבלים Sigma כימיים החברה (סנט לואיס, מיזורי). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Dissection כלים: פיין # 5 פינצטה, מספריים בסדר, בעל להב סכין, # 26002-20 סיכות חרקים (להשיג כל כלי מן המדע פיין (ארה&quot;ב), Inc, 373-G Vintage פארק דרייב, פוסטר סיטי, קליפורניה 94404-1139) . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Sylgard בעל תחתית צלחת זכוכית </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כוסות (להחזיק תמיסות כימיות) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אותות חשמל נרשמות על הקו לממשק PowerLab 26T למחשב (ADInstruments, קולורדו ספרינגס, קולורדו, ארה&quot;ב). אנו משתמשים בתוכנה מבית תקן ADInstruments בשם תרשים או היקף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגם 3000 AC / DC מגבר להקלטות תאיים וכן תאית יכולה לשמש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הביתור מיקרוסקופ עם פונקציית הזום הקלטות תאיים. להקלטת מוקדי על מסופי דמיינו מיקרוסקופ תרכובת עם מטרות זקוף (4 x ו-20X) משמש. אחד צריך מקור אור כספית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור הקלטות תאיים אנו משתמשים בצינור זכוכית נימי (קטלוג # 30-31-0 מתוך fhc, ברונסוויק, ME, 04011, ארה&quot;ב). אלקטרודה תאיים צריך התנגדות של mOhm 20-30. אלקטרודות תאיים היו מלאים 3M KCl. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אלקטרודה יניקה משמש כדי להקליט אותות תאיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כלוב פאראדיי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עוצמת הפנס גבוהה (מקור האור). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Micromanipulator </li></ol>

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

מטרת דו&quot;ח זה היא לעזור לפתח הבנה של ההשפעות שנגרמו הדרגתיים יונים על פני קרום ביולוגי. שני היבטים המשפיעים על פוטנציאל הממברנה של התא שבו אנו כתובת בניסויים אלה: (1) ריכוז של יון + K בצד החיצוני של הקרום, ו (2) את החדירות של הממברנה ליונים מסוימים. סרטנים שרירי הבטן extensor הם קבוצות עם טוניק קצת להיות (לאט) ואחרים phasic (מהר) ב פנוטיפים ביוכימיים פיזיולוגיים שלהם, כמו גם במבנה שלהם; הנוירונים המנוע innervate השרירים האלה הם שונים בהתאם במאפיינים פונקציונליים. אנו משתמשים בשרירים אלו, כמו גם את השריר השטחי מכופף טוניק, הבטן כדי להדגים נכסים בשידור סינפטי. בנוסף, אנחנו מציגים חושית-CNS-הנוירון המוטורי, השריר המעגל כדי להדגים את ההשפעה של גירויים חושיים cuticular כמו גם את השפעתם של neuromodulators על היבטים מסוימים של המעגל. בעזרת טכניקות השיג בתרגיל זה, אפשר להתחיל לענות על שאלות רבות שנותרו ההכנות ניסיוני אחרים, כמו גם ביישומים פיזיולוגיים הקשורים לרפואה ובריאות. אנחנו הדגימו את התועלת של ההכנות חוליות מודל במטרה לענות על שאלות יסוד הנוגעות לכל בעלי החיים.

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

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

הניסויים להפגין גישה נוחה לסטודנטים לצבור ניסיון לבחינת מבנה השריר, תגובות הסינפטי, את ההשפעות של הדרגתיים יונים חדירות על פוטנציאל הממברנה. כמו כן, חושית-CNS-מנוע שריר מעגל מוצג להראות אמצעי לבחון השפעות של חומרים במעגל עצבי.

ממברנה פוטנציאלים, התגובות Synaptic, המעגלים הנוירונים, Neuromodulation ו היסטולוגיה שרירים שימוש סרטן הנהרות: מעבדה תרגילים סטודנטים

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 ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Recording Behavioral Responses to Reflection in Crayfish

הקלטה תגובות התנהגותיות כדי השתקפות של סרטן הנהרות

Social behavior depends on sensory input from the visual, mechanical and olfactory systems.  One important issue concerns the relative roles of each ...

Physiological Recordings of High and Low Output NMJs on the Crayfish Leg Extensor Muscle

הקלטות פיזיולוגיים של NMJs פלט גבוה ונמוך על שרירים ברגליים סרטן הנהרות extensor

We explain in detail how to expose and conduct electrophysiological recordings of synaptic responses for high (phasic) and low (tonic) output motor ...

Muscle Receptor Organs in the Crayfish Abdomen: A Student Laboratory Exercise in Proprioception

קולטן שרירים איברים בבטן סרטן הנהרות: מעבדה הסטודנטים תרגיל הפרופריוספציה

The primary purpose of this experiment is to demonstrate primary sensory neurons conveying information of joint movements and positions as proprioceptive ...

Physiological Experimentation with the Crayfish Hindgut: A Student Laboratory Exercise

ניסויים פיזיולוגיים עם במעי האחורי סרטן הנהרות: תרגיל מעבדה סטודנטים

The purpose of the report is to describe dissection techniques for preparing the crayfish hindgut and to demonstrate how to make physiological recordings ...

Quantitative Analysis of Synaptic Vesicle Pool Replenishment in Cultured Cerebellar Granule Neurons using FM Dyes

ניתוח כמותי של רענון שלפוחיות Synaptic בריכת ב Cultured נוירונים גרגיר cerebellar באמצעות צבעים FM

After neurotransmitter release in central nerve terminals, SVs are rapidly retrieved by endocytosis.  Retrieved SVs are then refilled with ...

Lateral Diffusion and Exocytosis of Membrane Proteins in Cultured Neurons Assessed using Fluorescence Recovery and Fluorescence-loss Photobleaching

דיפוזיה Exocytosis לרוחב של חלבונים בממברנה של נוירונים בתרבית הוערכה באמצעות שחזור פלואורסצנציה Fluorescence מסופקים Photobleaching

Membrane proteins such as receptors and ion channels undergo active trafficking in neurons, which are highly polarised and morphologically complex. This ...

Fast Micro-iontophoresis of Glutamate and GABA: A Useful Tool to Investigate Synaptic Integration

מיקרו-Iontophoresis מהיר של גלוטמט וגאבא: כלי שימושי לחקירת האינטגרציה סינפטית

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of ...

Proprioception and Tension Receptors in Crab Limbs: Student Laboratory Exercises

רצפטורים פרופריוספציה והמתח בסרטן איברים: תרגילי מעבדה הסטודנטים

The primary purpose of these procedures is to demonstrate for teaching and research purposes how to record the activity of living primary sensory neurons ...

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

חַד<em&gt; בויבו</em&gt; הקלטות אלקטרו של הפוטנציאל שדה מקומי פעילות מרובת יחידות מן מסלול Hyperdirect ב חולדות הרדמה

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the ...

Culturing In Vivo-like Murine Astrocytes Using the Fast, Simple, and Inexpensive AWESAM Protocol

Culturing In Vivo-like Murine Astrocytes Using the Fast, Simple, and Inexpensive AWESAM Protocol

Culturing In Vivo-כמו האסטרוציטים מאתר באמצעות פרוטוקול AWESAM מהירה, פשוטה וזולה

The AWESAM (a low-cost easy stellate astrocyte method) protocol entails a fast, simple, and inexpensive way to generate large quantities of in vivo-like ...