电生理研究方法

1、，第二章心肌电生理学研究方法，methodology of myocardium electro physiological research，传记生理学技术的发展，1825年电流表发明和应用，1922年电子管放大器和阴极射线示波器问世。20世纪40年代微电极技术引起动作电位的钠学说，20世纪50年代电压钳技术，70年代面片钳技术，谢灵顿(1857年)发现了中枢神经反射活动规律，阿德里安(1889-1977)英国生理学家。阐明了动作电位及其传导规律，获得了1932年诺贝尔奖，ellanger(1874-1965)(美国)两人合作发明阴极示波器，研究了神经纤维的功能gasser(1885)。be

2、rnstein提出了生物电的膜学说。“神经或肌肉的细胞膜只有钾离子有特殊的通透性，大的阳离子和负离子没有通透性，因此细胞内外钾离子分布不均，膜两边形成了电位差异。”，在离子学说(动作电位的钠学说)1940年前后，hodgkin和huxley在枪乌贼巨大轴突中发现动作电位大于静态电位，因此bernstein膜学说受到了强烈的打击。随后的研究表明，bernstein膜学说对离子渗透性的假设不正确。它被以后的离子学说(钠学说)所取代。eccles，1976年，德国马普生物物理化学研究所neher和sakmann牙齿首次在青蛙根细胞中用双电极钳制膜电位的同时，记录乙酰胆碱(acetylcholine，

3、ach)牙齿激活的单通道离子电流，创建了膜片钳技术(patch clann)。1980年，sigworth等获得了10-100g的高阻密封，1981年hamill和neher等改进了牙齿技术，引入了全包记录技术，使牙齿技术更加完善。1983年十月，single-channel recording这本书问世，树立了膜片钳技术的里程碑。neher sakmann (1944-) (1942-) (德国细胞生理学家)(德国细胞生理学家)牙齿合作发明了膜片钳技术，应用牙齿技术首次证明细胞膜上有离子通道。牙齿成果对研究细胞功能的调节非常重要，为揭示和治疗神经系统、肌肉系统、心血管系统、糖尿病等多种疾病的

4、发病机制提供了新的方法。两人都在1991年获得了诺贝尔奖。nell在实验室进行最后一次研究，1983年十月第一板块单-通道记录封面，传记生理医学诺贝尔奖名单(到2002年)，1，常用传记生理仪器，刺激系统(刺激器等)电子刺激器可以单独调整方形波(方形波，square wave)的振幅、宽度和频率，因此矩形波电子刺激器可以用作理想的刺激源。sen-7203，方波刺激脉冲的参数要求：(1)振幅(强度，amplitude)，矩形脉冲电压的最大瞬时值，(2)波宽(刺激周期时间)，(3)，(5)刺激模式(pattern of stimulation)，单刺激，连续刺激，双脉冲刺激，(6)动机输出(syn

5、chronized output)，动机脉冲表示刺激的时间起点，隔离器表示刺激是公共地此外，消除了50周交流感应产生的干扰。2 .微电极放大器，配置：精密稳压器电源供应设备、高输入阻抗探头、主放大器、电容补偿电路、补偿电路、低通滤波电路等，axopatch 200b (axon (1) 类型：双线示波器多线示波器长余辉慢扫描示波器内存示波器，存储和分析vc-11，4传记生理实验结果的仪器，(1)示波器相机(2)磁带录音机a/d转换-生物传记(模拟)信号转换为数字信号d/a转换-数字信号转换为模拟信号，适应范围：(1)器官实验；(2)对清醒、自由活动的动物的研究；(3)在其他组织部分同时制作多导

6、记录。(4)研究很小的细胞，数量多，难以孤立，接触和穿刺都容易受损。(5)研究器官的整体活动。电极：(1)玻璃微电极(2)金属电极(3)离子选择电极(4)单极电极(5)多管电极，记录不持续，影响因素很多，4离子心肌电活动的细胞内记录，1实验装置2微电极，标准微电极，微推力3浴缸和灌注装置生理盐溶液，混合气体，摄氏3037度4刺激器5应用范围优势稳定性，要阐明跨膜传记变化机制，必须应用电压钳技术。牙齿技术首先由cole和他的同事设计，通过hodgkin等用于神经电生理学研究，了解神经纤维兴奋时离子流动的情况。1，细胞膜的生物物理特性，细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。以脂质双层为支架，嵌有各种特性的

7、蛋白质颗粒。细胞膜的电张力和扩散规律、膜的极化状态及其形成过程等都是细胞膜电缆性质(cable properties)的反映。(轴浆电阻和膜电阻、膜电容的组合使电流对膜电位的影响随着距离衰减，并具有时间延迟作用神经的“电缆”特性。细胞膜的电缆特性由确定的等效电路及其时间常数和空间常数和实例确认。(a)细胞膜的等效电路，电特性上，细胞膜可以平等地模拟为电阻电容器。具有细胞场电阻(纵向电阻、ri)、膜电阻(横向电阻、rm)、膜容(cm)和膜电位(em)的四个茄子电气特性，根据牙齿四个茄子特性等效电路(equivalent circuit)，outside，inside，膜前卫等效电路的简化图表，c

8、m膜容量rm膜电阻em离子平衡前卫ro细胞外液的纵向电阻(/cm) ri轴浆电位通过电容器的电流是ic，通过电阻的电流是ir。1纵向阻力(ro，ri)，由细胞质的性质决定，具有高阻力，与直径成反比(直径，阻力小，直径小，阻力大)。由于它的存在，生物电的传导主要沿着细胞膜包围的容积导体进行。它是单位长度的阻力，单位为/厘米，细胞外间质的体积很大，其单位长度阻力(ro)小于ri。2 .侧阻力是细胞膜本身的膜阻力。细胞膜由双层碱脂肪组成，厚度很薄，但具有很高的电阻，即绝缘性。膜电阻表示离子通过膜的有限能力。膜电阻反映离子是否容易透射膜。膜电阻(rm)的大小反映了膜结构的电气差异。3 .膜容表示膜的绝

9、缘和存储电荷的性质。任何装置在两个导体之间插入绝缘体，然后一起排列，称为电容器。细胞外液和细胞内液都是含有电解质的溶液，可以看作两种导体。细胞膜是含有脂质的膜，可以从视觉上看作绝缘体。细胞外液-细胞膜-细胞内液三种形成电容器。4膜前卫(membrane potential)，膜上离子通道打开，传记离子流过膜时，在电容器中充电或放电，产生电位差，即交叉膜电位。膜电位的高低由跨膜传记化学梯度决定。膜电位的高低与膜两边的电荷成正比。5膜电流(membrane current)，所有电流以电容器电流(ic)和电阻电流(ii)两种茄子形式通过细胞膜，前者引起膜电荷的变化，后者实际上由离子通过细胞膜。i

10、m=ic ii，(2)细胞膜的时间常数，时间常数是膜电压随时间变化的过程的日常表达。它反映了膜电位在细胞膜上随时间变化的程度。膜电位通过膜电阻和膜专用量充电到63%或放电到37%所需的时间。=rm cm=膜的时间常数(毫秒)；rm=膜电阻(k) cm=膜容量(f)，(3)细胞膜的空间常数，空间常数是测量电压的空间衰减，即标志电压随距离减少的程度的常数。利用第二节电压钳制技术、voltage clamp technique、微电极技术记录了细胞内传记的变化过程，但不能揭示这种变化的原因。要阐明跨膜传记变化机制，必须应用电压钳技术。牙齿技术首先由cole和他的同事设计，通过hodgkin等用于神经

11、电生理学研究，了解神经纤维兴奋时离子流动的情况。1，细胞膜的生物物理特性，细胞膜以脂质双层为支架，嵌入有多种特性的蛋白质颗粒。细胞膜的电张力和扩散规律、膜的极化状态及其形成过程等都是细胞膜电缆性质(cable properties)的反映。(轴浆电阻和膜电阻、膜电容的组合使电流对膜电位的影响随着距离衰减，并具有时间延迟作用神经的“电缆”特性。细胞膜的电缆特性由确定的等效电路及其时间常数和空间常数和实例确认。(a)细胞膜的等效电路，电特性上，细胞膜可以用电阻电容器等效模拟。具有细胞场电阻(纵向电阻、ri)、膜电阻(横向电阻、rm)、膜容(cm)和膜电位(em)的四个茄子电气特性，根据牙齿四个茄子

12、特性等效电路(equivalent circuit)，outside，inside，膜前卫等效电路的简化图表，cm膜容量rm膜电阻em离子平衡前卫ro细胞外液的纵向电阻(/cm) ri轴浆电位通过电容器的电流是ic，通过电阻的电流是ir。1纵向阻力(ro，ri)，由细胞质的性质决定，具有高阻力，与直径成反比(直径，阻力小，直径小，阻力大)。由于它的存在，生物电的传导主要沿着细胞膜包围的容积导体进行。它是单位长度的阻力，单位为/厘米，细胞外间质的体积很大，其单位长度阻力(ro)小于ri。2 .侧阻力是细胞膜本身的膜阻力。细胞膜由双层碱脂肪组成，厚度很薄，但具有很高的电阻，即绝缘性。膜电阻表示离子通过膜的有限能力。膜电阻反映离子是否容易透射膜。膜电阻(rm)的大小反映了膜结构的电气差异。3 .膜容表示膜的绝缘和贮存电荷的性质。任何装置在两个导体之间插入绝缘体，然后一起排列，称为电容器。细胞外液和细胞内液都是含有电解质