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

Questi esperimenti sono stati modificati da un manuale di laboratorio che è stato utilizzato in un corso, orchestrata dal dottor HL Atwood, presso il Dipartimento di Zoologia, Università di Toronto. Gli esercizi sono stati utilizzati anche e modificato da un manuale che è stato prodotto per &quot;6 ° WORKSHOP INTENSIVO DI NEUROSCIENZE dell&#39;IBRO SU BASE&quot; e si è tenuta presso l&#39;Università Korea, Seoul, Corea del Sud nel 1993 (Cooper et al., 1993). Le modifiche in corso è stato richiesto di utilizzare attrezzature comuni per presentare laboratori studente giorni diretto in diverse università. Supportato da University of Kentucky, Dipartimento di Biologia, Ufficio di studi universitari e il 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. 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>

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Il nostro obiettivo nella presentazione on-line video e questo lavoro è quello di dimostrare che le proprietà biofisiche delle cellule può, in parte, essere modellati come circuiti elettrici. Inoltre, con vivo tessuto neurale che è relativamente facile ottenere, principi fondamentali della velocità di conduzione, periodi refrattari e le tecniche di registrazione elettrofisiologica sono possibili per i laboratori di studente universitario con un investimento modesto di attrezzature. I temi e paradigmi fondamentali presentate possono essere facilmente modificato per le esigenze di diversi corsi. Manutenzione dei gamberi e la loro abbondanza li rende attraenti modelli per gli studenti-driven sperimentazione. Cordoni nervosi crostaceo ventrali sono generalmente robusti e conservare l&#39;integrità fisiologica salina in un minimo di ore, che è adeguata per un laboratorio studente 3 ore. Dato che alcuni dei grandi assoni nel VNC del gambero sono collegati mediante giunzioni gap, la sperimentazione supplementare sul loro contributo può essere condotta, e le proprietà diversa da quella nella norma preparazione rana nervo sciatico può essere dimostrata. Il nervo sciatico è un modello classico per affrontare i potenziali d&#39;azione complesso e le proprietà di conduzione. Potrebbe anche essere un esperimento interessante comparativa per gli studenti di confrontare le proprietà di conduzione, di reclutamento assone, e periodi refrattari tra queste due preparazioni.

Circuito <ol><li> Elettronica elencati di seguito per gli esperimenti basetta può essere ottenuto in un negozio di elettronica, come Radio Shack. </li><li> Pane di bordo, resistenze, condensatori, batterie e fili che può servire come svincoli per la basetta come indicato negli esperimenti. </li><li> Un voltmetro comune (Wavetek Meterman voltmetro) </li><li> A / D per la scheda di registrazione in linea a un computer. I segnali elettrici vengono registrati in linea ad una interfaccia PowerLab/4s (ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA). Noi utilizziamo software standard da ADInstruments nome o Campo Grafico. </li></ol> Esperimenti di fisiologia <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. Tutti i prodotti chimici salina sono stati 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> Una camera di piatto nervose (ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA) per tenere il nervo. I fili che vengono con il piatto camera di nervo può essere utilizzato per stimolare il nervo. </li><li> Un elettrodo di aspirazione viene utilizzata per registrare i segnali. </li><li> Il manipolatore o un morsetto su un supporto ad anello servirà anche come supporto per l&#39;elettrodo di aspirazione. </li><li> Gabbia di Faraday </li><li> Microscopio da dissezione </li><li> Illuminatore ad alta intensità (sorgente luminosa) </li><li> Microscopio Piattaforma </li><li> AC / DC amplificatore differenziale (AM Systems Inc. Modello 3000) </li><li> PowerLab 26T (Strumenti dC) </li><li> Amplificatore extracellulare (Strumenti dC) </li><li> LabChart 7 (ADI Instruments) </li><li> Strumenti di dissezione </li><li> Un anello e morsetto per servire come supporto per l&#39;elettrodo di aspirazione di registrazione </li></ol>

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

Questa è una dimostrazione di come i modelli elettrici possono essere utilizzati per caratterizzare le membrane biologiche. Questo esercizio introduce anche la terminologia utilizzata in biofisica elettrofisiologia. La stessa attrezzatura viene utilizzata nel modello di membrana come sui preparati dal vivo. Alcune proprietà di un cordone nervoso isolato sono studiati: potenziali d&#39;azione dei nervi, il reclutamento dei neuroni, e la reattività del cordone nervoso a fattori ambientali.

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

Questa è una dimostrazione di come le membrane biologiche può essere compreso utilizzando modelli elettrici. Abbiamo anche dimostrare le procedure per la registrazione di potenziali d&#39;azione dal cordone nervoso ventrale del gambero per i laboratori di orientamento degli studenti.

Modellazione membrane biologiche con Circuiti e misurazione dei segnali elettrici negli assoni: Esercizi di laboratorio per studenti

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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