Name: modeling biological membranes with circuit boards and measuring electrical signals in axons: student laboratory exercises
Uploaded: 2011-01-18T18:00:00
Duration: 13 min 56 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Modeling Biological Membranes with Circuit Boards and Measuring Electrical Signals in Axons: Student Laboratory Exercises at JoVE.com

Diese Experimente wurden von einem Labor Handbuch, das in einem Kurs verwendet wurde, orchestriert von Dr. HL Atwood, am Institut für Zoologie, Universität Toronto geändert. Die Übungen wurden auch genutzt und modifiziert aus einem Handbuch, das für &quot;6 th INTENSIVE IBRO WORKSHOP ON BASIC Neuroscience&quot; produziert wurde und an der Korea University, Seoul, South Korea im Jahr 1993 (Cooper et al., 1993) statt. Die aktuellen Änderungen waren erforderlich, um Geräte gemeinsam nutzen zu Tag Schüler gerichtet Labors an verschiedenen Universitäten präsentieren. Unterstützt von der University of Kentucky, Department of Biology, Office of Undergraduate Studies and College of Arts &amp; Sciences.

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	<li>Bennett, M. V. L., Barrio, L. C., Bargiello, T. A., Spray, D. C., Hertzberg, E., Sdez, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gap+junctions:+new+tools,+new+answers,+new+questions.">Gap junctions: new tools, new answers, new questions.</a> Neuron. 6, 305-320 (1991).</li><li>Bernardini, G., Peracchia, C., Peracchia, L. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversible+effects+of+heptanol+on+gap+junction+structure+and+cell-to-cell+electrical+coupling.">Reversible effects of heptanol on gap junction structure and cell-to-cell electrical coupling.</a> European Journal of Cell Biology. 34 (2), 307-312 (1984).</li><li>Cooper, R. L., Chang, J. J., Ito, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+report+on+the,+"SIXTH+INTENSIVE+IBRO+WORKSHOP+ON+BASIC+NEUROSCIENCE".">A report on the, "SIXTH INTENSIVE IBRO WORKSHOP ON BASIC NEUROSCIENCE".</a> , 116-116 (1985).</li><li>Cragg, B. G., Thomas, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationship+between+conduction+velocity+and+the+diameter+and+internodal+length+of+peripheral+nerve+fibers..">The relationship between conduction velocity and the diameter and internodal length of peripheral nerve fibers..</a> Journal of Physiology. 136, 606-614 (1957).</li><li>Erlanger, J. G. a. s. s. e. r., S, H., Bishop, G. 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A., Ramrn, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interaction+of+anesthetics+with+electrical+synapses.">Interaction of anesthetics with electrical synapses.</a> Nature (Lond). 286, 498-500 (1980).</li><li>Loewenstein, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Permeability+of+membrane+junctions.">Permeability of membrane junctions.</a> Annual NY Academy of Sciences. 137, 441-472 (1966).</li><li>Meda, P., Bruzzone, R., Knodel, S., Orci, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blockage+of+cell-to-cell+communication+within+pancreatic+acini+is+associated+with+increased+basal+release+of+amylase.">Blockage of cell-to-cell communication within pancreatic acini is associated with increased basal release of amylase.</a> Journal of Cell Biology. 103 (2), 475-483 (1986).</li><li>Peracchia, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increase+in+gap+junction+resistance+with+acidification+in+crayfish+septate+axons+is+closely+related+to+changes+in+intracellular+calcium+but+not+hydrogen+ion+concentration.">Increase in gap junction resistance with acidification in crayfish septate axons is closely related to changes in intracellular calcium but not hydrogen ion concentration.</a> Journal of Membrane Biology. 113 (1), 75-92 (1990).</li><li>Peracchia, C., Dulhunty, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+resistance+junctions+in+crayfish:+structural+changes+with+functional+uncoupling.">Low resistance junctions in crayfish: structural changes with functional uncoupling.</a> Journal of Cell Biology. 70, 419-439 (1976).</li><li>Peracchia, C., Bernardini, G., Peracchia, L. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Is+calmodulin+involved+in+the+regulation+of+gap+junction+permeability.">Is calmodulin involved in the regulation of gap junction permeability.</a> Pf&#252;gers Arch. 399, 152-154 (1983).</li><li>Peracchia, C., Lazrak, A., Peracchia, L. L., Peracchia, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+models+of+channel+interaction+and+gating+in+gap+junctions.">Molecular models of channel interaction and gating in gap junctions.</a> Handbook of Membrane Channels. Molecular and Cellular Physiology. , 361-377 (1994).</li><li>Spray, D. C., Harris, A. L., Bennett, M. V. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gap+junctional+conductance+is+a+simple+and+sensitive+function+of+intracellular+pH.">Gap junctional conductance is a simple and sensitive function of intracellular pH.</a> Sciences NY. 211, 712-715 (1981).</li><li>Spray, D. C., Harris, L. L., Bennett, M. V. L., Nuccitelli, R., Deamer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+pH+and+Ca+dependence+of+gap+junctional+conductance.">Comparison of pH and Ca dependence of gap junctional conductance.</a> Intracellular pH: Its Measurement, Regulation, and Utilization in Cellular Functions. , 445-461 (1982).</li><li>Spray, D. C., White, R., De Carvalho, C., Harris, A. L., Bennett, M. L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gating+of+gap+junction+channels.">Gating of gap junction channels.</a> Journal of Biophysics. 45, 219-230 (1984).</li><li>Watanabe, A., Grundfest, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impulse+propagation+at+the+septal+and+commissural+junctions+of+crayfish+lateral+giant+axons.">Impulse propagation at the septal and commissural junctions of crayfish lateral giant axons.</a> Journal of General Physiology. 45, 267-308 (1961).</li><li>Wiersma, C. A. G., Hughes, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+functional+anatomy+of+neuronal+units+in+the+abdominal+cord+of+the+crayfish,+Procambarus+clarkii.">On the functional anatomy of neuronal units in the abdominal cord of the crayfish, Procambarus clarkii.</a> Journal of Comparative Neurology. 116, 209-228 (1961).</li></ol>

Unser Ziel in der Online-Video-Präsentation und das Papier ist zu zeigen, dass die biophysikalischen Eigenschaften von Zellen, können zum Teil als elektrische Schaltungen modelliert werden. Darüber hinaus, mit Live-Nervengewebe, die relativ leicht zu erhalten ist, sind grundlegende Prinzipien der Leitgeschwindigkeit Refraktärzeiten und elektrophysiologische Aufnahmetechniken für Bachelor-Student Labors mit bescheidenen Investitionen von Geräten möglich. Die Themen und grundlegende Paradigmen vorgestellt leicht für die Anforderungen der verschiedenen Kurse geändert werden. Wartung von Flusskrebsen und ihren Reichtum macht sie attraktiver Modelle für Schüler bestimmte Experimente. Krustentier ventrale Nervenstränge sind in der Regel robust und behalten physiologische Integrität in einer minimalen Kochsalzlösung für Stunden, was ausreichend für eine 3-stündige Schülerlabor ist. Da einige der großen Axone in den VNC des Krebses über Gap Junctions, zusätzliche Experimente auf ihren Beitrag durchgeführt werden können, und andere Eigenschaften als gefunden in der Standard-Frosch Ischiasnerv Vorbereitung nachgewiesen werden können, sind verbunden. Der Ischiasnerv ist ein klassisches Modell für die Bewältigung Verbindung Aktionspotentiale und Leitungseigenschaften. Es könnte sogar eine interessante Vergleichsversuch für Studenten Leitungseigenschaften vergleichen, Axon Rekrutierung und Refraktärzeiten zwischen diesen beiden Präparaten werden.

Leiterplatte <ol><li> Electronics unten für die breadboard Experimente aufgeführt sind, können bei einem lokalen Elektronik-Geschäft wie Radio Shack erhältlich. </li><li> Bread Board, Widerstände, Kondensatoren, Batterien und Drähte, die als Knotenpunkte für das Steckbrett dienen kann, wie in den Experimenten dargestellt. </li><li> Eine gemeinsame Voltmeter (Wavetek Meterman Voltmeter) </li><li> A / D-Karte für Online-Aufzeichnung auf einem Computer. Elektrische Signale werden auf Linie zu einem PowerLab/4s Schnittstelle (ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA) aufgezeichnet. Wir verwenden Standard-Software von ADInstruments namens Chart-oder Scope. </li></ol> Physiologie Experimente <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. Alle Kochsalzlösung Chemikalien wurden 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> Ein Nerv Kammer Schale (ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA) auf die Nerven zu behalten. Die Drähte, die mit den Nerven Kammer Gericht kommen kann verwendet werden, um die Nerven zu stimulieren. </li><li> Ein Saugelektrode wird verwendet, um die Signale aufzuzeichnen. </li><li> Der Manipulator oder einer Klammer an einem Ring stehen auch als Halterung für die Saug-Elektrode dienen. </li><li> Faraday-Käfig </li><li> Präpariermikroskop </li><li> High Intensity Illuminator (Lichtquelle) </li><li> Mikroskop-Plattform </li><li> AC / DC Differenzverstärker (AM Systems Inc. Modell 3000) </li><li> PowerLab 26T (AD Instruments) </li><li> Extrazelluläre Verstärker (AD Instruments) </li><li> LabChart 7 (ADI Instruments) </li><li> Dissecting Werkzeuge </li><li> Ein Ring stehen und Klemme als Halterung für die Aufnahme Saugelektrode dienen </li></ol>

modeling biological membranes with circuit boards and measuring electrical signals in axons: student laboratory exercises

Dies ist eine Demonstration, wie elektrische Modelle können verwendet werden, um biologische Membranen zu charakterisieren. Diese Übung führt auch biophysikalische Terminologie in Elektrophysiologie. Das gleiche Gerät ist in der Membran-Modell als zu leben Zubereitungen verwendet. Einige Eigenschaften eines isolierten Nervenstrang untersucht: Nervenaktionspotentiale, Rekrutierung von Neuronen und Reaktionsfähigkeit der Nervenstrang auf Umweltfaktoren.

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Modeling Biological Membranes with Circuit Boards and Measuring Electrical Signals in Axons: Student Laboratory Exercises

Dies ist ein Beispiel dafür, wie biologische Membranen verstanden mit elektrischen Modelle. Wir zeigen auch Verfahren zur Erfassung Aktionspotentiale aus dem Bauchmark der Krebse für Schüler orientiert Labors.

Modellierung biologischer Membranen mit Leiterplatten und Messung elektrischer Signale in Axone: Schülerlabor Übungen

This is a demonstration of how electrical models can be used to characterize biological membranes. This exercise also introduces biophysical terminology ...

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