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

ניסויים אלה שונו מן ידני מעבדה, שבו נעשה שימוש בקורס, בניצוחו של ד&quot;ר HL אטווד, במחלקה לזואולוגיה, אוניברסיטת טורונטו. תרגילים שימשו גם שונה מן מדריך זה הופק עבור &quot;הסדנה 6 ה IBRO אינטנסיבי BASIC Neuroscience&quot; ו נערך באוניברסיטת קוריאה, סיאול, דרום קוריאה בשנת 1993 (Cooper et al. 1993). שינויים הנוכחית נדרשו להשתמש בציוד משותף להציג יום הסטודנט במעבדות מכוונת באוניברסיטאות שונות. נתמך על ידי אוניברסיטת קנטקי, החוג לביולוגיה, משרד לימודי הסמכה ו במכללה לאמנויות ומדעים.

<ol>
	<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. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+compound+nature+of+the+action+current+of+nerves+as+disclosed+by+the+cathode+ray+oscillograph.">The compound nature of the action current of nerves as disclosed by the cathode ray oscillograph.</a> American Journal of Physiology. 70, 624-666 (1924).</li><li>Furshpan, E. J., Potter, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transmission+at+the+giant+motor+synapses+of+the+crayfish.">Transmission at the giant motor synapses of the crayfish.</a> Journal of Physiology. 145 (2), 289-325 (1959).</li><li>Johnston, M. F., Simon, S. 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>

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

המטרה שלנו במצגת on-line את הווידאו הזה הנייר כדי להוכיח את מאפייני biophysical של תאים יכולים, בין השאר, להיות המודל כמו מעגלים חשמליים. בנוסף, עם רקמה עצבית לחיות כי הוא יחסית להשיג בקלות, עקרונות היסוד של מהירות ההולכה, תקופות עקשן וטכניקות הקלטה אלקטרו אפשריים עבור מעבדות סטודנט לתואר ראשון עם השקעה צנועה של ציוד. נושאים ופרדיגמות היסוד שהוצגו ניתן לשנות בקלות את הדרישות של קורסים שונים. תחזוקה של סרטנים ושפע שלהם הופך אותם מודלים אטרקטיבי עבור ניסויים סטודנט מונחה. מיתרי סרטנאים עצב הגחון הם בדרך כלל חזקים ולשמור על שלמות פיזיולוגיים מלוחים מינימלית במשך שעות, וזה מתאים במעבדה סטודנט 3 שעות. בהינתן כי חלק מן האקסונים גדולים VNC של סרטנים מחוברים דרך צמתים הפער, ניסויים נוספים על תרומתם ניתן לבצע ומאפיינים שונים מאשר למצוא את הכנת צפרדע רגיל עצב השת ניתן להדגים. עצב השת הוא מודל קלאסי לטיפול פעולה מתחם הפוטנציאלים ומאפיינים הולכה. זה יכול להיות גם ניסוי השוואתי מעניין לסטודנטים להשוות תכונות הולכה, גיוס האקסון, ותקופות עקשן בין שתי ההכנות.

המעגלים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אלקטרוניקה המפורטים להלן עבור הניסויים קרש החיתוך ניתן להשיג בחנות האלקטרוניקה המקומית כגון רדיו שאק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הלוח לחם, נגדים, קבלים, סוללות וחוטים שיכולים לשמש עבור צמתים קרש החיתוך כפי שמתואר הניסויים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> וולטמטר משותף (Wavetek Meterman וולטמטר) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> A / D הלוח על קו ההקלטה למחשב. אותות חשמל נרשמות על הקו לממשק PowerLab/4s (ADInstruments, קולורדו ספרינגס, קולורדו, ארה&quot;ב). אנו משתמשים בתוכנה מבית תקן ADInstruments בשם תרשים או היקף. </li></ol> פיזיולוגיה ניסויים <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. כימיקלים כל מלוחים התקבלו 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"> תא עצב צלחת (ADInstruments, קולורדו ספרינגס, קולורדו, ארה&quot;ב) כדי להחזיק את העצב. החוטים שמגיעים עם המנה תא העצב יכול לשמש כדי לגרות את העצב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אלקטרודה יניקה משמש כדי להקליט את האותות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניפולטור או מהדק על דוכן טבעת ישמש גם מחזיק את האלקטרודה יניקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פאראדיי קייג&#39; </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הביתור מיקרוסקופ </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עוצמת הפנס גבוהה (מקור האור) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מיקרוסקופ רציף </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> AC / DC דיפרנציאלי מגבר (AM דגם מערכות בע&quot;מ 3000) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> PowerLab 26T (מכשירים לספירה) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מגבר תאיים (מכשירים לספירה) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> LabChart 7 (ADI מכשירים) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הביתור כלים </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טבעת לעמוד מהדק לשמש בעל עבור האלקטרודה יניקה הקלטה </li></ol>

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

זוהי הפגנה של כמה מודלים חשמלי יכול לשמש כדי לאפיין קרומים ביולוגיים. תרגיל זה גם מציג המינוח biophysical בשימוש electrophysiology. הציוד אותו הוא משמש מודל הממברנה כמו לחיות על ההכנות. כמה מאפיינים של חוט העצב מבודד נחקרות: פוטנציאל הפעולה העצבי, גיוס של נוירונים, ואת ההיענות של חוט העצב לגורמים סביבתיים.

Watch this Scientific Journal Video about Modeling Biological Membranes with Circuit Boards and Measuring Electrical Signals in Axons: Student Laboratory Exercises at JoVE.com

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

זוהי הפגנה של כמה ממברנות ביולוגיות ניתן להבין באמצעות מודלים חשמל. אנחנו גם מדגימים נהלים הקלטה פוטנציאל פעולה מחוט עצב הגחון של סרטנים עבור מעבדות סטודנט חוקיים.

דוגמנות ממברנות ביולוגיות עם מעגלים מדידת אותות חשמליים בתוך האקסונים: מעבדה תרגילים סטודנטים

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

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Physics

Electrical Engineering

Biology

Unit 1

Direct-Current Circuits

Basics of Electric Circuits

SCIENTISTS IN ACTION

Microbial Communities in Nature and Laboratory - Interview

הקהילות מיקרוביאלית בטבע מעבדה - ראיון

Measuring the Induced Membrane Voltage with Di-8-ANEPPS

מדידת מתח ממברנה מושרה עם Di-8-ANEPPS

Placement of a cell into an external electric field causes a local charge redistribution inside and outside of the cell in the vicinity of the cell ...

Computer-assisted Large-scale Visualization and Quantification of Pancreatic Islet Mass, Size Distribution and Architecture

בסיוע מחשב ויזואליזציה בקנה מידה גדול כימות המוניים הלבלב איילט, התפלגות גודל ואדריכלות

The pancreatic islet is a unique micro-organ composed of several hormone secreting endocrine cells such as beta-cells (insulin), alpha-cells (glucagon), ...

High-throughput Screening and Biosensing with Fluorescent C. elegans Strains

High-throughput Screening and Biosensing with Fluorescent C. elegans Strains

תפוקה גבוהה הקרנת ו biosensing עם פלורסנט ג elegans מתחים

High-throughput screening (HTS) is a powerful approach for identifying chemical modulators of biological processes.  However, many compounds identified in ...

Aseptic Laboratory Techniques: Volume Transfers with Serological Pipettes and Micropipettors

טכניקות מעבדה אספטיים: העברות נפח עם טפטפות ו Micropipettors סרולוגיות

Microorganisms are everywhere - in the air, soil, and human body as well as on inanimate surfaces like laboratory benches and computer keyboards. The ...

Measuring Fast Calcium Fluxes in Cardiomyocytes

מדידת Fluxes סידן מהיר ב cardiomyocytes

Cardiomyocytes have multiple Ca2+ fluxes of varying duration that work together to optimize function 1,2. Changes in Ca2+ activity in response to ...

Measuring Spatial and Temporal Ca2+ Signals in Arabidopsis Plants

Measuring Spatial and Temporal Ca2+ Signals in Arabidopsis Plants

מדידת מרחב ובזמן Ca<sup&gt; 2 +</sup&gt; אותות בצמחים ארבידופסיס

Developmental and environmental cues induce Ca2+ fluctuations in plant cells. Stimulus-specific spatial-temporal Ca2+ patterns are sensed by cellular Ca2+ ...

Measuring Glutathione-induced Feeding Response in Hydra

מדידת תגובת האכלה מושרה גלוטתיון בהידרה

Hydra is among the most primitive organisms possessing a nervous system and chemosensation for detecting reduced glutathione (GSH) for capturing the prey. ...

Measuring Nitrite and Nitrate, Metabolites in the Nitric Oxide Pathway, in Biological Materials using the Chemiluminescence Method

מדידת הניטריט ו חנקתי, מטבוליטים במסלול תחמוצת החנקן, חומרים ביולוגיים באמצעות שיטה chemiluminescence

Nitric oxide (NO) is one of the main regulator molecules in vascular homeostasis and also a neurotransmitter. Enzymatically produced NO is oxidized into ...

Cultivation of Caenorhabditis elegans in Three Dimensions in the Laboratory

Cultivation of Caenorhabditis elegans in Three Dimensions in the Laboratory

טיפוח<em&gt; Elegans Caenorhabditis</em&gt; ב בשלושה ממדים במעבדה

The use of genetic model organisms such as Caenorhabditis elegans has led to seminal discoveries in biology over the last five decades. Most of what we ...