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神经元的电生理检测

2019.4.17
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184****5725

致力于为分析测试行业奉献终身

实验概要

本部分将以大鼠脑片的神经元为例,描述神经元的电生理检测过程。本检测是利用玻璃微电极检测电流的方法,来测定单个神经元的电生理反应。

主要试剂

电极液

主要设备

玻璃微电极、显微镜、视频摄像系统、显微操作仪、膜片钳、电极holder。

实验材料

大鼠脑片的神经元

实验步骤

(1)将玻璃微电极固定在电动操作臂上。注意,充满液体后,玻璃电极中不能有气泡。液体的量以刚好浸没氯化银线的尖端为宜。拧紧操作臂的盖子,缓慢推动推电极,以避免电极尖端进入液面时挑起下面的灰尘。电极要位于视野中间,液面之上(低倍放大,如×5),然后慢调焦距,同时将电极缓缓浸入液体,直到尖端清晰为止。
(2)对空电极施加一个测试脉冲(如,5mV/10ms),用欧姆定律计算电极的电阻(适合的电阻值为3-5欧姆;大多数膜片钳配备的软件能自动计算该值)。将镜头移到待测物(此处是大鼠脑片),浸没镜头,并将其聚焦于电极尖端。依次放低待测物和电极,直到尖端刚好位于待测物的表面。
(3)转到荧光镜下,将感兴趣的细胞位于视野中间,在DIC模式下确认细胞。关闭荧光通路的shutter,用电极逐渐缓慢接近细胞,并持续施加正压力,直到细胞上出现一个小凹点。在示波器或电脑屏幕上观察测试脉冲下的反应,并改变正压,直至产生轻微的吸力。此时的反应应该保持不变,除了有轻微的峰值,出现在测试电压的起始和终止时。
(4)将电流归零,电压设为-80mV。这样能避免大量钙离子在穿破细胞的同时流入,致使细胞过去极化而死亡。逐渐增加吸力,同时在示波器或显示器上观察细胞反应,直至电流出现。该电流的出现源于给细胞本身,cell capacitance(Cm),需要用归零补偿。现在Cm,Rm和series resistance(Rs)的值都已被确定。
(5)稳定而持续的电流刚刚出现(<100pA),开始记录。决定电流的因素,除了稳定与细胞紧密契合的电极之外,电极液的组成也极大的影响到电流的值。因此,要等待神经细胞中的细胞液和电极中的液体交换完成。根据不同的扩散速率,交换可能在几十至数百米内完成,等待数分钟是合适的。这个等待的时间间隙还能保证,让组织中泄漏的电极液完成扩散,避免如K离子等,对周围的神经元产生影响。交换完成的电极液使电极能够记录负的膜电位和发放模式,而这类模式是神经细胞成熟程度的重要标志。记录膜电位的记录方式能记录的是全细胞的电流,通过这种方式可以间接了解电压门控的Na离子和K离子电流。另外,用这种方式保持膜电压在-60至-80mV数分钟,可以记录突触自发产生的膜电流。由于电极液中有大量的Cl离子,在该电压下,谷氨酸能GABA将触发突触后膜的负电位(EGlu约为0mV,ECl约为-38mV)。根据要记录的电流种类的不同,也应采用不同的电极液的组分。比如,以Cl离子为主要的阴离子的溶液,能够很好的记录GABAa受体导致的突触后电流,而对微弱的兴奋性突触后电流(EPSCs)的记录中,常常用到含有葡糖酸盐和甲基磺酸盐的溶液。
(6)在记录的最后阶段,转换到荧光镜下,观察并记录荧光的“回流”现象。转换的过程必须轻柔,避免碰断电极。


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