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

Эти эксперименты были изменены из лаборатории руководство, которое было использовано в курсе, организованная доктором HL Этвуд, на кафедре зоологии Университета Торонто. Упражнения были также использованы и модифицированы от руководства, которое было произведено для &quot;6-й ИНТЕНСИВНЫЙ СЕМИНАР ПО ОСНОВНЫМ МОИМ Neuroscience&quot; и был проведен в Корейский университет, Сеул, Южная Корея в 1993 году (Cooper и соавт., 1993). Текущие изменения должны были использовать оборудование общего и по сей день студента направлены лабораторий в различных университетах. Поддержке Университета Кентукки, биологический факультет, Управление бакалавриата и колледж искусств и наук.

<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>

Нет конфликта интересов объявлены.

Наша цель в режиме он-лайн видео-презентации и данной статьи является показать, что биофизические свойства клеток можно, в частности, быть смоделирована как электрических цепей. Кроме того, с живой нервной ткани, который относительно легко получить, основополагающие принципы скорости проведения, рефрактерных периодов и электрофизиологических методов записи возможны для студентов лаборатории студент со скромными инвестициями оборудования. Темы и основные парадигмы представлены может быть легко модифицирована для потребностей различных курсах. Техническое обслуживание раков и их изобилие делает их привлекательными моделями для студентов управляемых экспериментов. Ракообразных вентральной нервные стволы, как правило, надежные и сохранять физиологическую целостность в минимальные физиологический раствор в течение часа, что достаточно для 3 часов студент лаборатории. Учитывая, что некоторые из больших аксонов в VNC из раков подключены через щелевые контакты, дополнительные эксперименты на их вклад может быть проведен, а также различные свойства, чем в стандартной лягушки седалищный нерв подготовки может быть доказана. Седалищного нерва является классической моделью для решения соединения потенциалов действия и проводимости свойствами. Это могло бы даже быть интересным сравнительный эксперимент для студентов, чтобы сравнить свойства проводимости, аксон найма, и тугоплавких периоды между этими двумя препаратами.

Монтажная плата <ol><li> Электроника, перечисленные ниже для макетов экспериментов можно получить в местном магазине электроники, такие как Radio Shack. </li><li> Хлеб платы, резисторы, конденсаторы, аккумуляторы и провода, которые могут служить в качестве соединения для макета, как указано в экспериментах. </li><li> Общие вольтметр (Wavetek Meterman вольтметр) </li><li> / D борту на линии записи на компьютер. Электрические сигналы, записанные на линии интерфейса PowerLab/4s (ADInstruments, Колорадо Спрингс, Колорадо, США). Мы используем стандартное программное обеспечение от имени ADInstruments Диаграмма или область. </li></ol> Физиология экспериментов <ol><li> Раки (Procambarus clarkii). Атчафалайя Биологические питания Ко, Raceland, Лос-Анджелесе., США. </li><li> Стандартный раков солевых: Модифицированная из раствора Ван Harreveld (1936). (В мм) 205 NaCl, 5,3 KCl; 13,5 CaCl 2 2H 2 O; 2,45 MgCl 2 6H 2 O, 5 HEPES и доводят до рН 7,4. Все солевой химических веществ были получены от Sigma Chemical Company (Сент-Луис, Миссури). </li><li> Dissection инструменты: Fine # 5 пинцет, ножницы штраф, держатель ножа, # 26002-20 насекомых штифты (все полученные от изобразительных инструментов науки (США), Inc, 373-G Vintage Park Drive, Foster City, CA 94404-1139) </li><li> Блюдо нерва камеры (ADInstruments, Колорадо-Спрингс, Колорадо, США) для проведения нерва. Провода, которые идут с камерой блюдо нерва может быть использован для стимуляции нерва. </li><li> Всасывающего электрода используется для записи сигналов. </li><li> Манипулятором или зажим на кольце стенде будет также служить в качестве держателя для всасывающего электрода. </li><li> Экранированная камера </li><li> Препаровальная лупа </li><li> Высокая интенсивность осветитель (источник света) </li><li> Микроскоп платформы </li><li> AC / DC дифференциального усилителя (АМ Systems, Inc Модель 3000) </li><li> PowerLab 26Т (AD Instruments) </li><li> Внеклеточный усилителя (AD Instruments) </li><li> LabChart 7 (ADI Instruments) </li><li> Пройдя инструменты </li><li> Кольцо стоять и зажим в качестве держателя для электродов всасывания записи </li></ol>

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

Это демонстрация того, как электрические модели могут быть использованы для характеристики биологических мембран. Это упражнение также вводит биофизических терминологии, используемой в электрофизиологии. Такое же оборудование, используемые в мембранных моделей, как на живых препаратах. Некоторые свойства изолированного шнура нерва исследуются: нервные потенциалы действия, набор нейронов, и отзывчивость нерв шнур к факторам окружающей среды.

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

Это демонстрация того, как биологические мембраны могут быть поняты с помощью электрических моделей. Мы также продемонстрировать процедуры регистрации потенциалов действия от брюшной нервной цепочки из раков для студентов ориентированы лабораторий.

Моделирование биологических мембранах с плат и измерения электрических сигналов в Аксоны: Упражнения студенческой лаборатории

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

Микробных сообществ в природе и лаборатории - Интервью

Measuring the Induced Membrane Voltage with Di-8-ANEPPS

Измерение наведенного напряжения Мембрана с Ди-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

Компьютерный Крупномасштабные визуализации и количественной оценки островков поджелудочной железы Масса, распределении размеров и архитектуры

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

Высокопроизводительный скрининг и биодатчиков с люминесцентными С. Элеганс Штаммы

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

Асептики лаборатории: Объем переводов с Серологические пипетки и Micropipettors

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

Измерение Быстрые потоки кальция в кардиомиоциты

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

Измерение пространственных и временных Ca<sup&gt; 2 +</sup&gt; Сигналы в Arabidopsis растений

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

Измерение глутатион-индуцированной кормления ответ в Hydra

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

Измерение нитритов и нитратов, метаболиты в оксид азота Pathway, в биологических материалах с использованием метода хемилюминесценции

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

Выращивание<em&gt; Caenorhabditis Элеганс</em&gt; В трех измерениях в лаборатории

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 ...