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

Con el apoyo de la Universidad de Kentucky, Departamento de Biología de la Oficina de Estudios de Grado y la Facultad de Artes y Ciencias.

Potencial de membrana Ya en 1902, Bernstein se ocupan de las cuestiones de un potencial de reposo en el axón de un calamar. Es interesante considerar cómo estas primeras ideas y observaciones de Bernstein (1902) y Nernst (1888) influenció más adelante la investigación en la fisiología de la membrana. (Véase la reseña de Malmivuo y Plonsey de 1995, también disponible en la www <a href="http://www.bem.fi/book/">http://www.bem.fi/book/</a> ). Hay todavía, a día de hoy, los avances realizados sobre la función de los canales iónicos y las propiedades de las membranas biológicas que son muy importantes en la comprensión de la fisiología celular que se refiere a la función de los tejidos, órganos y sistemas. La comparación de los efectos experimental y teórica derivada de externos [K +] en el potencial de membrana en reposo indica la influencia de los iones en el potencial de membrana. Experimentos adicionales con esta preparación misma aún no se han realizado para hacer frente a cuestiones fundamentales de orden fisiológico. Algunos se pusieron de relieve en 1968 por Atwood y Parnas y aún no se han abordado en su totalidad. Con las técnicas obtenidos en este ejercicio, se puede proceder a responder a muchas preguntas que quedan en otras preparaciones experimentales, así como en aplicaciones fisiológicas relacionadas con la medicina y la salud. Hemos demostrado la utilidad de una preparación de invertebrados modelo para abordar cuestiones fundamentales pertinentes a todos los animales. Con el conocimiento adquirido en los gradientes electroquímicos de los iones en el ejercicio anterior, ahora se puede avanzar a la excitabilidad de las membranas mediante el examen de la transmisión sináptica en la preparación neuromuscular en el cangrejo de río. La medición de las respuestas sinápticas Los datos facilitados por la primera parte de este laboratorio, y la película de asociados, han dado pasos fundamentales para el registro de los potenciales de membrana y la investigación de la estructura muscular. En la segunda parte de este laboratorio, la demostración de la disección y el registro, transmisión sináptica en el NMJs de las unidades motoras fásicas y tónicas previsto una exposición de los conceptos fundamentales de la fisiología. La exposición a un circuito neural, lo que puede, en parte, puede ser utilizado para explicar los comportamientos asociados, en el animal intacto tiene un gran potencial no sólo para los estudiantes a investigar diversas cuestiones abiertas en el ejercicio de laboratorio, sino también para futuras investigaciones sobre los circuitos neuronales en un pozo invertebrados establecido preparación (Kennedy et al, 1969;. Antonsen y Edwards, 2003) Estas preparaciones también pueden ser utilizados para investigar la facilitación sináptica, la depresión y la plasticidad a largo plazo (no investigados en este estudio de laboratorio). Incluso dentro de algunas especies de cangrejos de río, la plasticidad neuronal depende de las condiciones de estimulación experimental (Mercier y Atwood, 1989;. Cooper et al, 1998), así como su entorno natural. ¿En qué medida la posibilidad de modificar la eficacia sináptica y la dinámica muscular sirve a los animales debe ser investigado. Desde cangrejos alteren su comportamiento en relación con la variación estacional y el ciclo de muda, hay un plazo relativamente largo diferencias de actividad en sus sistemas neuromuscular. Se ha demostrado que las terminales nerviosas motoras fásicas de los músculos más garra presentan la morfología fásico clásico durante el invierno, pero se hinchan y se vuelven más varicosa a lo largo de la longitud de la terminal durante los meses de verano (Lnenicka 1993; Lnenicka y Zhao, 1991). Algunos de los primeros estudios realizados en cangrejos gigantes laterales (LG) interneuronas en el cordón nervioso ventral demostrado la presencia de la brecha de los cruces (Johnson, 1924; Watanabe y Grundfest, 1961). Es bien sabido que el CO2 tiene un efecto en la comunicación eléctrica de desacoplamiento uniones (Arellano et al, 1990). Se ha demostrado recientemente que el cordón nervioso y la comunicación en el circuito sensorial-CNS-motor de los músculos, como se describe en este informe, también es sensible a la exposición de CO 2, lo que indica la presencia de la brecha de los cruces (Bierbower, 2010; Bierbower y Cooper, 2010) La actividad espontánea de la raíz 3 de motor ha sido un tema desde la década de 1960, cuando Eckert (1961) examinaron si la tónica de disparo del receptor de órgano estático del músculo (MRO) en el mismo segmento o vecinos podría ser responsable de la unidad motora espontánea. En estos estudios anteriores se hizo evidente que la actividad fue impulsada en el cordón nervioso ventral (VNC), posiblemente de los centros superiores (Eckert, 1961; Kennedy y Takeda, 1965a, b;. Strawn et al, 2000). Dado que la presencia de CO 2 se detuvo la actividad espontánea, se puede suponer en algún lugar de la unidad de las neuronas motoras puede haber uniones o la unidad de excitación glutamatérgica. El NMJs se bloquean o se presentan disminución de la sensibilidad al glutamato en presencia de CO 2, y pueden ser bloqueked y en el SNC (Bierbower, 2010; Bierbower y Cooper, 2010, véase también Badre et al, 2005).. La acción de los neuromoduladores diferentes es también fácilmente estudiado en los distintos tipos de NMJs (Cooper y Cooper, 2009; Griffis et al, 2000;. Southard et al, 2000;.. Strawn et al, 2000). Además, diversas influencias se ejercen por neuromoduladores en los circuitos del SNC. Se ha sugerido que la 5-HT y neuronas octopaminergic puede funcionar como &quot;ganar-setters &#39;en la alteración de la salida de los circuitos neuronales (Ma et al, 1992;. Schneider et al, 1996;. Horner et al, 1997;. Edwards et al., 2002). Todavía queda mucho trabajo por hacer antes de que podamos comprender los efectos de los neuromoduladores en las células diana individual. Teniendo en cuenta que los neuromoduladores diferentes pueden trabajar en concierto con otros, el análisis de su acción mixta es un área para la investigación futura (Djokaj et al., 2001). Además, pocos estudios, sobre todo en los vertebrados, frente a los efectos de los neuromoduladores en las vías de todo lo que pueden regular una conducta específica. En esta preparación la unidad sensorial-motor-CNS se puede examinar la influencia de los estímulos sensoriales y neuromoduladores de la actividad de las neuronas motoras (Kennedy et al., 1969). Ya que se ha postulado que la 5-HT juega un papel en la regulación del estado de comportamiento de los cangrejos, langostas y cangrejos (Livingstone et al, 1980;.. Sneddon et al, 2000), varios intentos se han hecho para determinar su concentración en el VNC, la hemolinfa, y en los ganglios aislados de langostas (Livingstone et al, 1980;. Harris-Warrick y Kravitz, 1984;. Fadool et al, 1988). Sin embargo, ha habido una considerable variación en las mediciones registradas, lo que impide específicas relaciones dosis-respuesta que podría dar cuenta de las acciones de comportamiento. Un cangrejo de las pinzas de lugar en una posición elevada y con el rabo bajo su abdomen ha sido pensado para exhibir una postura dominan (Livingstone et al., 1980). El estado de la flexión abdominal en el cangrejo de río no parece ser la postura que cangrejos dominante, dentro de un par, las exhibiciones durante las interacciones sociales o mientras se mantiene un estatus dominante jerárquica (Listerman et al., 2000). Cangrejos sumisa incluso meter el abdomen en sí mismos se retiran de un oponente. Metiendo la cola como también es visto como una postura de defensa (Listerman et al., 2000). Estos comportamientos han sido difíciles de observar en el campo y en laboratorio (Bovbjerg, 1953, 1956; Bruski y Dunham, 1987; Li et al, 2000;.. Listerman et al, 2000). Curiosamente, las posturas del comportamiento observado en las langostas (Livingstone et al., 1980) se invierten para el 5-HT y las inyecciones de octopamina en el cangrejo australiano, Cherax destructor (McRae, 1996). Posiblemente, las respuestas totalmente diferentes que se observan en la preparación flexor superficial de los cangrejos de río en Australia. Además, dado que el dominio es por lo general relacionados con el tamaño de los cangrejos de río, se podría esperar de un sistema de respuesta muy rápido de plástico para modificar las condiciones sociales (Strawn et al., 2000). La plasticidad en respuesta a los neuromoduladores en los invertebrados es un área abierta de investigación. Wyttenbach, Johnson, y Hoy (1999) han producido los medios digitales y un manual de laboratorio para experimentos varios cangrejos participación de la misma muscular presentados en este informe, además de los preparativos otros cangrejos de río. Este es un excelente recurso para los ejercicios de los estudiantes.

<ol><li> Cangrejo de río (Procambarus clarkii). Atchafalaya Biological Supply Co., Raceland, LA., EE.UU.. </li><li> Estándar cangrejos salinos: Modificado de la solución de Van Harreveld (1936). (En mM) 205 NaCl, 5,3 KCl, CaCl2 13,5 2H 2 O, 2,45 de MgCl 2 6H 2 O, 5 HEPES y ajustado a pH 7,4. Serotonina, glutamato y dopamina se hacen en una solución salina cangrejos de río. Solución fijadora de Bouin se utilizó directamente y azul de metileno en solución salina se cangrejos de río. Todos los productos químicos se obtuvieron de Sigma Chemical Company (St. Louis, MO). </li><li> Herramientas de disección: Bellas # 5 pinzas, tijeras finas, titular de la hoja del cuchillo, clavos # 26002-20 insectos (todos obtenidos de herramientas de Ciencias Artes (EE.UU.), Inc., 373-G Vintage Park Drive, Foster City, CA 94404 a 1139) . </li><li> Sylgard de fondo de cristal plato </li><li> Vasos (para mantener las soluciones químicas) </li><li> Las señales eléctricas se registran en la línea a una interfaz de PowerLab 26T a un ordenador (ADInstruments, Colorado Springs, CO, EE.UU.). Utilizamos el software estándar de ADInstruments llamado Gráfico o ámbito de aplicación. </li><li> Modelo 3000 AC / DC amplificador de registros intracelulares y extracelulares, como se puede utilizar. </li><li> Microscopio de disección con función de zoom para las grabaciones intracelular. Para la grabación de coordinación en los terminales de visualizar un microscopio compuesto con los objetivos de pie (4 x y 20x) se utiliza. Se necesita una fuente de luz Hg. </li><li> De registros intracelulares que utilizan tubos capilares de vidrio (Catálogo # 30-31-0 de FHC, Brunswick, ME, 04011, EE.UU.). El electrodo intracelular debe tener una resistencia de 20 a 30 Mohm. Electrodos intracelulares se llena con 3 M KCl. </li><li> Un electrodo de succión se utiliza para registrar las señales extracelulares. </li><li> Jaula de Faraday. </li><li> Iluminador de alta intensidad (luz). </li><li> Micromanipulador </li></ol>

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

El propósito de este informe es ayudar a desarrollar una comprensión de los efectos causados ​​por los gradientes iónicos a través de una membrana biológica. Dos aspectos que influyen en el potencial de membrana de una célula y que abordaremos en estos experimentos son: (1) Concentración de iones de K + en el exterior de la membrana, y (2) la permeabilidad de la membrana de iones específicos. Los músculos extensores de cangrejos de río abdominal se encuentran en los grupos con algún tónico que (lento) y otros fásica (rápida) en sus fenotipos bioquímicos y fisiológicos, así como en su estructura, las neuronas motoras que inervan los músculos están correspondientemente diferentes características funcionales. Utilizamos estos músculos, así como el músculo superficial, tónico flexor abdominales para demostrar las propiedades en la transmisión sináptica. Además, se introduce un sensoriales-CNS-neurona motora de los músculos del circuito para demostrar el efecto de la estimulación sensorial cuticular, así como la influencia de los neuromoduladores sobre determinados aspectos del circuito. Con las técnicas obtenidos en este ejercicio, se puede empezar a responder a muchas preguntas que quedan en otras preparaciones experimentales, así como en aplicaciones fisiológicas relacionadas con la medicina y la salud. Hemos demostrado la utilidad de los preparativos de invertebrados modelo para abordar cuestiones fundamentales pertinentes a todos los animales.

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

Los experimentos muestran un método fácil para que los estudiantes adquieran experiencia en el examen de la estructura muscular, las respuestas sinápticas, los efectos de los gradientes iónicos y la permeabilidad de los potenciales de membrana. Además, una sensorial-CNS-motor de los músculos del circuito se presenta para mostrar un medio para probar los efectos de los compuestos en un circuito neuronal.

Los potenciales de membrana, las respuestas sinápticas, circuitos neuronales, neuromodulación y la histología muscular utilizando el cangrejo de río: Los ejercicios de laboratorio para estudiantes

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

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Neuroscience

Recording Behavioral Responses to Reflection in Crayfish

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

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