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

Supportato da University of Kentucky, Dipartimento di Biologia, Ufficio di studi universitari e il College of Arts &amp; Sciences.

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Potenziale di membrana Già nel 1902, Bernstein aveva a che fare con i temi di un potenziale di riposo nel assone di un calamaro. E &#39;interessante considerare come queste prime idee e osservazioni di Berstein (1902) e Nernst (1888) in seguito influenzato la ricerca in fisiologia della membrana. (Vedi recensione di Malmivuo e Plonsey, 1995, disponibile anche sul www <a href="http://www.bem.fi/book/">http://www.bem.fi/book/</a> ). Ci sono ancora, fino ad oggi, le scoperte in corso sulla funzione dei canali ionici e le proprietà delle membrane biologiche che sono molto importanti per comprendere la fisiologia cellulare, che si riferisce alla funzione di tessuti, organi e sistemi. Il confronto degli effetti sperimentali e teoricamente derivata esterno [K +] sul potenziale di membrana a riposo indica l&#39;influenza di ioni sul potenziale di membrana. Ulteriori esperimenti utilizzando questa stessa preparazione rimangono da eseguire per affrontare le domande fondamentali fisiologico. Alcuni sono stati evidenziati nel 1968 da Atwood e Parnas e devono ancora essere pienamente affrontato. Con le tecniche ottenute in questo esercizio, si può procedere a rispondere a molte domande ancora in altre preparazioni sperimentali così come nelle applicazioni fisiologiche legate alla medicina e alla salute. Abbiamo dimostrato l&#39;utilità di una preparazione invertebrati modello per affrontare questioni fondamentali pertinenti a tutti gli animali. Con le conoscenze acquisite sui gradienti elettrochimici degli ioni in questo esercizio di cui sopra, è ora possibile passare alla eccitabilità delle membrane esaminando la trasmissione sinaptica a preparati neuromuscolari in gamberi. Misura Risposte Synaptic I dati forniti per la prima parte di questo laboratorio, e il film associati, hanno fornito passaggi chiave per la registrazione di potenziali di membrana e indagare la struttura muscolare. Nella seconda parte di questo laboratorio, la dimostrazione di dissezione e di registrazione, la trasmissione sinaptica alla NMJs di unità motorie fasica e tonica ha fornito una esposizione a concetti fondamentali nella fisiologia. L&#39;esposizione ad un circuito neurale, che può in parte può essere usata per spiegare comportamenti associati, nell&#39;animale intatto ha un potenziale non solo per gli studenti per studiare varie questioni di tipo aperto all&#39;interno del loro esercizio di laboratorio, ma anche per la ricerca futura sui circuiti neuronali in un pozzo invertebrati preparazione stabilita (Kennedy et al, 1969;. Antonsen e Edwards, 2003) Queste preparazioni possono essere utilizzati anche per studiare facilitazione sinaptica, depressione e lungo termine plasticità (non indagato in questo studio di laboratorio). Anche all&#39;interno di alcune specie di gamberi, plasticità neuronale dipende dallo stimolo condizioni sperimentali (Mercier e Atwood, 1989;. Cooper et al, 1998) così come la loro ambiente naturale. In che misura la capacità di alterare l&#39;efficacia sinaptica e la dinamica dei muscoli serve l&#39;animale resta ancora da esplorare. Dal gambero si alterano il loro comportamento in relazione alle variazioni stagionali e il ciclo di muta, ci sono relativamente a lungo termine differenze attività nei loro sistemi neuromuscolare. E &#39;stato dimostrato che la fasica terminali del motore nervose dei muscoli artiglio più vicino esporre la morfologia classica fasica durante l&#39;inverno, ma si gonfiano e diventano più varicose per tutta la lunghezza del terminale durante i mesi estivi (Lnenicka 1993; Lnenicka e Zhao, 1991). Alcuni primi studi condotti in laterale gamberi giganti (LG) interneuroni all&#39;interno del cordone nervoso ventrale dimostrato la presenza di giunzioni gap (Johnson, 1924; Watanabe e Grundfest, 1961). E &#39;noto che la CO2 ha un effetto sulla comunicazione elettrica di disaccoppiamento giunzioni gap (Arellano et al, 1990). E &#39;stato recentemente dimostrato che il cordone nervoso e la comunicazione all&#39;interno del sistema nervoso centrale-sensoriale-motorio-muscolare del circuito, come descritto nella presente relazione, è anche sensibile al CO 2 l&#39;esposizione, che indica la presenza di giunzioni gap (Bierbower, 2010; Bierbower e Cooper, 2010) L&#39;attività spontanea della radice 3 ° motore è stato un argomento in quanto il 1960, quando Eckert (1961) ha esaminato se il tonico di tiro statico organo recettore muscolare (MRO) nello stesso segmento o vicini potrebbe spiegare l&#39;unità motoria spontanea. In questi studi precedenti è emerso che l&#39;attività è stata guidata all&#39;interno del cordone nervoso ventrale (VNC) eventualmente da centri superiori (Eckert, 1961; Kennedy e Takeda, 1965a, b;. Strawn et al, 2000). Poiché la presenza di CO 2 smesso l&#39;attività spontanea, si può assumere in qualche parte del disco ai motoneuroni potrebbe esserci giunzioni gap o glutamatergica disco eccitatori. Il NMJs sono bloccati o esibire diminuita sensibilità al glutammato in presenza di CO 2, e possono essere bloccoKED come pure all&#39;interno del sistema nervoso centrale (Bierbower, 2010; Bierbower e Cooper, 2010; vedi anche Badre et al, 2005).. L&#39;azione di diversi neuromodulatori è anche facilmente studiato i vari tipi di NMJs (Cooper e Cooper, 2009; Griffis et al, 2000;. Southard et al, 2000;.. Strawn et al, 2000). Inoltre, varie influenze sono esercitate dai neuromodulatori sul circuito nervoso centrale. È stato suggerito che la 5-HT e neuroni octopaminergic può funzionare come &#39;guadagno-setter&#39; nel alterando la produzione di circuiti neuronali (Ma et al, 1992;. Schneider et al, 1996;. Hörner et al, 1997;. Edwards et al., 2002). Molto lavoro resta da fare prima di poter comprendere appieno gli effetti dei neuromodulatori sulle cellule bersaglio individuali. Dato che neuromodulatori diversi possono lavorare in concerto con gli altri, l&#39;analisi della loro azione mista è uno spazio per la ricerca futura (Djokaj et al., 2001). Inoltre, pochi studi, in particolare nei vertebrati, affrontare gli effetti dei neuromodulatori su percorsi intero che può regolare uno specifico comportamento. In questo senso-SNC-motore preparazione unità si può esaminare l&#39;influenza sia di input sensoriali e neuromodulatori sull&#39;attività dei motoneuroni (Kennedy et al., 1969). Poiché è stato ipotizzato che il 5-HT gioca un ruolo nella regolazione dello stato comportamentale di gamberi, aragoste e granchi (Livingstone et al, 1980;.. Sneddon et al, 2000), diversi tentativi sono stati fatti per determinare la sua concentrazione in il VNC, l&#39;emolinfa, e nei gangli isolati di aragoste (Livingstone et al, 1980;. Harris-Warrick e Kravitz 1984;. Fadool et al, 1988). Tuttavia, c&#39;è stata una notevole variazione nelle misure registrato, precludendo specifiche relazioni dose-risposta, che potrebbe spiegare le azioni comportamentali. Un gambero di fiume con gli artigli tenuto in posizione rialzata e con la coda nascosta sotto il suo addome è stato pensato di esporre una posizione dominante (Livingstone et al., 1980). Lo stato di flessione addominale in gamberi non sembra essere la postura che gambero dominante, all&#39;interno di una coppia, mostra durante le interazioni sociali e, pur mantenendo uno status dominante gerarchico (Listerman et al., 2000). Gamberi sottomesso sarà anche infilare sotto i loro addomi se stessi come si ritirano da un avversario. Rimboccare coda tale è anche visto come una postura di difesa (Listerman et al., 2000). Questi comportamenti sono stati prontamente osservati in campo e in laboratorio (Bovbjerg, 1953, 1956; Bruski e Dunham, 1987; Li et al, 2000;.. Listerman et al, 2000). È interessante notare che le posture del comportamento osservato nel aragoste (Livingstone et al., 1980) sono invertiti per la 5-HT e iniezioni octopamina nel gambero australiano, distruttore Cherax (McRae, 1996). Forse, risposte completamente diverse sarebbe osservata nella preparazione flessore superficiale nel gambero australiano. Inoltre, poiché il dominio è generalmente dimensioni legati tra gamberi, ci si aspetterebbe un sistema di risposta molto rapido in plastica per mutate condizioni sociali (Strawn et al., 2000). La plasticità in risposta a neuromodulatori negli invertebrati è uno spazio aperto di indagine. Wyttenbach, Johnson e Hoy (1999) hanno prodotto dei media digitali e un manuale di laboratorio per sperimentazioni che coinvolgono le varie gamberi muscolare stesso presentati in questo rapporto, oltre ad altre preparazioni di gamberi. Questa è una risorsa eccellente per le esercitazioni degli studenti.

<ol><li> Gambero di fiume (Procambarus clarkii). Atchafalaya biologica Supply Co., Raceland, LA., USA. </li><li> Standard di gamberi salina: Modificato dalla soluzione di Van Harreveld (1936). (In mm) 205 NaCl, 5.3 KCl; 13,5 CaCl 2 2H 2 O; 2,45 MgCl 2 6H 2 O, 5 HEPES e portato a pH 7.4. Serotonina, dopamina, glutammato e sono realizzati in soluzione salina gamberi. Soluzione fissante di Bouin è stato utilizzato direttamente e blu di metilene è fatto in soluzione salina gamberi. Tutti i prodotti chimici sono ottenuti da Sigma Chemical Company (St. Louis, MO). </li><li> Strumenti di dissezione: Fine # 5 pinzette, forbici, lama portalama, spille # 26002-20 insetti (tutti ottenuti da Strumenti Scienze Fine (USA), Inc., 373-G Vintage Park Drive, Foster City, CA 94404-1139) . </li><li> Sylgard a fondo piatto in vetro </li><li> Bicchieri (di tenere soluzioni chimiche) </li><li> I segnali elettrici vengono registrati in linea ad una interfaccia PowerLab 26T a un computer (ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA). Noi utilizziamo software standard da ADInstruments nome o Campo Grafico. </li><li> Modello 3000 AC / DC amplificatore per le registrazioni intracellulari così come extracellulare può essere utilizzato. </li><li> Dissezione microscopio con funzione di zoom per le registrazioni intracellulari. Per la registrazione focale su terminali visualizzato un microscopio composto con obiettivi in ​​posizione verticale (4 x e 20X) viene utilizzato. Uno ha bisogno di una fonte di luce Hg. </li><li> Per le registrazioni intracellulari usiamo tubo capillare di vetro (catalogo # 30-31-0 da FHC, Brunswick, ME, 04011, USA). L&#39;elettrodo intracellulare dovrebbe avere una resistenza di 20 a 30 mOhm. Elettrodi intracellulari sono stati riempiti con 3 M KCl. </li><li> Un elettrodo di aspirazione viene utilizzata per registrare i segnali extracellulari. </li><li> Gabbia di Faraday. </li><li> Illuminatore ad alta intensità (sorgente luminosa). </li><li> Micromanipolatore </li></ol>

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

Lo scopo di questa relazione è quello di contribuire a sviluppare una comprensione degli effetti causati da gradienti ionici attraverso una membrana biologica. Due aspetti che influenzano il potenziale di membrana di una cellula e che affronteremo in questi esperimenti sono: (1) la concentrazione di ioni di K + all&#39;esterno della membrana, e (2) la permeabilità della membrana agli ioni specifici. Il addominale muscoli estensori gamberi sono in raggruppamenti con alcuni tonico essere (lento) e altri fasica (veloce) nel loro fenotipo biochimico e fisiologico, così come nella loro struttura, i motoneuroni che innervano questi muscoli sono corrispondentemente diverse caratteristiche funzionali. Noi usiamo questi muscoli così come il superficiale, il muscolo flessore tonico addominali per dimostrare la proprietà nella trasmissione sinaptica. Inoltre, si introduce un senso-SNC-motoneurone-muscolare circuito per dimostrare l&#39;effetto della stimolazione sensoriale cuticolare così come l&#39;influenza dei neuromodulatori su alcuni aspetti del circuito. Con le tecniche ottenute in questo esercizio, si può cominciare a rispondere a molte domande ancora in altre preparazioni sperimentali così come nelle applicazioni fisiologiche legate alla medicina e alla salute. Abbiamo dimostrato l&#39;utilità di preparati invertebrati modello per affrontare questioni fondamentali pertinenti a tutti gli animali.

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

Gli esperimenti dimostrano un approccio facile per gli studenti di acquisire esperienza nell&#39;esame struttura muscolare, le risposte sinaptiche, gli effetti dei gradienti ionici e permeabilità di potenziali di membrana. Inoltre, un senso-SNC-motorio-muscolare circuito è presentato per mostrare un modo per testare gli effetti dei composti su un circuito neuronale.

Potenziali di membrana, Risposte Synaptic, circuiti neuronali, neuromodulazione e Istologia muscolare Utilizzando la Gamberi: Esercizi di laboratorio per studenti

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