Method Article
* These authors contributed equally
המטרה העיקרית של הניסוי היא להבין כיצד עצב סנסורי עיקרי להעברת מידע על תנועות ותנוחות המשותפת מידע פרופריוצפטיביות עבור חיה. מטרה נוספת של דו"ח זה היא להציג את האנטומיה של התכשיר על ידי לנתיחה וצפייה של נוירונים תחת מיקרוסקופ לנתח.
המטרה העיקרית של הניסוי היא להוכיח העיקרי להעברת מידע עצב סנסורי של תנועות ותנוחות המשותפת מידע פרופריוצפטיביות עבור חיה. מטרה נוספת של הניסוי הזה היא ללמוד אנטומיה של התכשיר על ידי לנתיחה מכתים ועל ההצגה של נוירונים ומבנים חושי תחת מיקרוסקופ לנתח. זו מתבצעת באמצעות ציוד בסיסי neurophysiological כדי להקליט את הפעילות החשמלית מאיבר קולטן משותף וטכניקות צביעה. קולטן שריר איבר (MRO) מערכת סרטנים משול כישור השריר intrafusal ביונקים, אשר מסייע לשמש מודל השוואתי כי הוא יותר נגיש עבור הקלטות אלקטרו. בנוסף, אלה הם עצב סנסורי לזיהוי בין ההכנות. ההכנה היא קיימא מלוחים מינימלית במשך שעות וזה מקובל על תרגילי מעבדה סטודנט. MRO היא גם רגישים neuromodulation המעודדת שאלות מסקרנות באתרים פעולה modulatory ושילוב דינמי של אותות של תנועות ומיקום סטטי יחד עם רווח כי ניתן לשנות את המערכת.
1) מבוא
Proprioceptors הם נוירונים לזהות עמדה כיוון משותף, מהירות, למתוח את השרירים. הפרופריוספציה היא שיטת חושית ייחודית, משום proprioceptors הם interoceptors וגירויים תחושה בתוך הגוף במקום מהעולם החיצון.
במערכת החולייתנים, נראה כי רבים של המפרק ואת הקולטנים מתח אינם נחוצים כדי לזהות מידע פרופריוצפטיביות ברוטו. Annulospiral ו flowerspray (קצות העצבים החושית) הקולטנים על סיבי השריר הוכחו על ידי אבלציה, כמו גם מחקרים הרטט ואת הרדמה להיות שתי הקבוצות קולטן חיוני הדרוש הפרופריוספציה (Burgess et al. לסקירה, 1982). עם זאת, ראוי לציין כי קיים מידע מיותר שנאספו על ידי קולטנים אחרים, כגון אלה במפרקים, המשמשים לבקרת קנס של תנועות. פרוקי רגליים כמו החוליות יש איברים לידי ביטוי. לכן, אין זה מפתיע כי proprioceptors תיאר חוליות יש עמיתיהם הגפיים והמפרקים arthropod.
הסידור האנטומי של איברים chordotonal ב סרטנים מאפשר ניתוח של כל נוירון יחיד על פי הפונקציה. בנוסף, שאלות התפתחותיות ניתן לטפל כחיה גדל או כאשר החיה מחדש איבר (קופר גובינד, 1991; הרטמן קופר, 1993). כמה איברים chordotonal משותף סרטנים מכילים מאות עצב סנסורי עיקרי (קופר, 2008) ו הנוירונים האלה לפקח היבטים חלוקה את מגוון תנועות ותנוחות של המפרק. המערכת הפרופריוצפטיבית פחות מורכב של ניטור תנועות המפרק עמדות הוא קולטן שרירים ואיברים (MROs) בבטן של סרטנים (אקרט, 1961a, b; מקארתי מקמילן, 1995). מכניים ב MROs הבטן סרטנים transduce גירוי למתוח את קצות החושים, מוטבע שריר, לתוך פוטנציאל קולטן מדורגים. כאשר הפוטנציאל עולה על הסף, פוטנציאל הפעולה תגרום בבסיס האקסון. זה מה מוגדר, המכונה "באתר של ספייק חניכה" בנוירוביולוגיה. במערכת זו בגוף התא מתגורר הפרד קרוב לשריר זה צגים. שני סוגים שונים של קולטני מתיחה קיימים במערכת זו חושית: לאט, הסתגלות קולטן במהירות, הסתגלות. הפעילות תלויה בעוצמת למתוח את מכני. מערכת MRO ב סרטנים משול כישור השריר intrafusal ביונקים ואת השרירים גם יש שליטה efferent לשמור על הטבע מתוח של השרירים כפי הידוע השרירים intrafusal ביונקים.
כישור השריר עצב סנסורי אצל יונקים הם מאתגרים לחקור electrophysiologically בגלל האופי קטן של קצות חושית. קשה גם לאתר את המיקום של הגופים תא גנגליון השורש הגבי על קצות הפריפריה שלהם. לשם השוואה, נוירונים MRO ב סרטנים הם נגיש עבור אלקטרודות תאיים ו תאיים עבור הקלטות ארוך טווח. גופי התא של הנוירונים MRO חושית הם גדולים יחסית (5-10 מיקרומטר קוטר). עצב סנסורי שימשו גם כמודל בהתמודדות איך "למתוח מופעל" ערוצי בתפקוד הנוירונים, תזרים יוניים, ערוץ הפצה, וצפיפות של עצב סנסורי (Brown et al, 1978;. Edwards et al, 1981;. Erxleben, 1989; האנט et al, 1978;. Purali ו Rydqvist, 1992; Rydqvist ו Purali, 1991; Rydqvist ו Swerup, 1991; Cooper et al, 2003).. השילוב של הקלט החושי מן MRO במגזר אחד יכול להשפיע על חלקים אחרים סמוכים (אקרט, 1961a, b). ישנם כמה דיווחים על אפנון של הקלט החושי מן MRO (פסטור ו מקמילן, 1990;. Cooper et al, 2003). אפנון של מעגלים עצביים הוא אזור עשיר לחקירות העתיד של מדע בסיסי והכנת הזה יכול לשמש כבסיס ביונקים עבור יישומים עתידיים, פוטנציאל של מיתרי השדרה של בעלי חוליות (Rossignol et al, 2001, 2002;. Donnelan, 2009)
1.1) תוצאות הלמידה
בניסוי זה במעבדה, אחד יהיה לנתח בטן סרטנים וללמוד את האנטומיה הקשורים לפיזיולוגיה של MRO. אחת ילמדו כיצד לפקח על הפעילות העצבית עם הקלטות תאיים ולהשתמש ציוד אלקטרו משותף. אחת יהיה הגרף ולפרש את הנתונים שהתקבלו על בסיס הגירוי החושי שסופק. גירוי חושי ינוע בין עמדות סטטיות, כמו גם הדינמיקה של תנועות במגזר במעקב. אחת יעסוק את הקונספט של הפרופריוספציה במערכת זו חושי ומשמעותו. עיבוד חושי יהיה שנצפה בסדרה של ניסויים. המשמעות, כמו גם את מנגנון פוטנציאל מאחורי adaption חושית יטופלו על ידי התלמידים.
2) שיטות
2.1) חומרים
2.2) הגדרת
איור 1: ציוד להגדיר
2.3) Dissection
הערה:
כל קטע בטן יש שני סטים של MROs במהירות לאט, התאמת hemisegments על ימין ועל שמאל. החבילות העצב הקשורים לרוץ בשולי לרוחב ליד לציפורן. זהו צרור עצב אחד יהיה הקלטה מ. אחד לא יוכל להציג את MROs כי הם נמצאים תחת DEL1 ו 2 השרירים (איורים נספח 1 & 2). איור 8 מספק סקירה של והניתוחים להתבצע על מנת לבודד את הבטן.
איור 8: סקירה כללית של דיסקציה לבודד את הבטן. B, ו-C הם שורה של צעדים לשלוף את סרטנים.
3) תוצאות
3.1) הקלטה
התגובות כללית המתקבלים לאט במהירות, תוך התאמת MROs מתיחה ושמירה למתוח מתוארים באיור 9. בתרגיל זה יהיה הקלטה מ MROs שניהם יחד האקסונים שלהם כלולים בחבילה את אותו עצב.
איור 9: סרטנים יש שני סוגים של נוירונים MRO. Phasic, אשר מעוצבבים על ידי מהיר אקסונים המנוע, ואת טוניק אשר מעוצבבים על ידי אקסונים מנוע איטי. (א) כאשר הקולטן טוניק מגורה זה לאט מסתגל הגירוי וממשיכה דפוס ירי בלתי פוסק של פוטנציאל פעולה. (ב) כאשר הקולטן phasic מגורה הוא מסתגל במהירות לגירוי ויורה רק דפוס קצר הפוטנציאלים לפעולה.
העצב כל אשר מכיל נוירונים מוטוריים חושי מוקלט מ (איור 10). אולם אחד לא רק לזהות את עצב סנסורי כמו כונן המנוע כבר ניתק מן העצב בחוט הגחון של החיה.
איור 10: צרור עצב להישאב לתוך האלקטרודה ההקלטה. (א) העצב חינם מוצג צף על פני הבטן גזור. (ב) מתאר את צרור עצבים היניקה פלסטיק אלקטרודה קרוב העצב. (ג) העצב סגמנטלי נמשך לתוך האלקטרודה יניקה, אשר התווה בכחול.
אחת עכשיו הוא מוכן להקליט את התגובות חשמל MROs.
תרשים 1:
זווית (מעלות) | # של פוטנציאלים פעולה 1 במקום השני אחרי 3 שניות | # של פוטנציאלים פעולה 1 במקום השני אחרי 10 שניות |
180 מעלות (שטוח) | ||
45 ° | ||
90 ° | ||
שאלות למחשבה בעת ביצוע הניסויים האלה הם: האם יש דפוס תגובה עקבית סיומת תנועות כיפוף של המפרק? איזה סוג של תגובות הם עוררו על ידי מצמיד או החזקת telson על עמדות קבועות שונים? האם בתגובה כי עקבי כאשר חזר?
הפוך את רשימות מדוקדקות של סוגי התגובות שנצפו. אחרי שאתה מרוצה התצפיות שלך, להפיק תקליטים קבוע של פעילות זו על ידי לשמור את קבצי הנתונים. מרוצה ברגע עם תצפיות שביצעת בקטע 3, לעבור הקלטות נוספות של עצבים מגזרים 4 או 5 או בצד השני של קטע 3 לקיים את הפעילות.
אחת ייתכן שתרצה לקבוע אם neuromodulators (octopamine, סרוטונין proctolin) או תרכובות אחרות או הרכב שונה באופיו יוניים של תמיסת מלח מייצר תגובות מגוונות מאלה שהושגו מלוחים המוגדר.
3.2) מכתים עם מתילן כחול
אחת עשויים להיות מסוגלים לנתח את השריר (ראו נספח) כדי להציג את MROs עם טכניקה מכתים. קח את הכנת ושופכים החוצה מלוחים סרטנים. המקום כ 5 של פתרון ה-MLS מתילן כחול לתוך ההכנה לערבל בעדינות את המנה לכמה דקות. ואז לשפוך הכחול מתילן עודף לתוך מיכל פסולת ויוצקים מלוחים טריים על ההכנה. עכשיו במקום צלחת תחת מיקרוסקופ כדי להתחיל לנתח את השריר כדי לראות את MROs. חותכים את קטע לאורך הצלע (לרוחב midsagittal) על ידי הצבת חלק אחד של המספריים מתחת לשריר ומושך למעלה כפי שאתה לחתוך לאורך השריר. לאחר DEL 1 ו -2 השרירים נחתכות ואז לקלף בחזרה את השריר ואת שכבה דקה של השריר (SEM) יש לשים לב. MROs הם שני האחרונים סיבים המדיאלי שוכב במקביל שריר הסליל (איור 11).
"Alt =" איור 11 "/>
איור 11: סכמטית של קטע בטן מדגים את קבוצות השרירים (א) ו הכנה מוכתם מתילן כחול (B) מסייעת להתוות את קבוצות השרירים כהכנה ללא פגע. השטח המתואר מוצג B עם נוף מוגדלת. ב B, DEL1 ו 2 קבוצות שרירים לא לחתוך כפי שמוצג במחצית התחתונה של סכמטית כפי שמוצג א
עבור תרגילים סטודנט שאפשר לרצות להביא את התלמידים לענות על השאלות הבאות:
הפרטים הניתנים בסרט הקשורים טקסט סיפקו שלבים עיקריים על מנת מספיק להקליט את הפעילות MRO של סרטנים באתרם. אחת ממטרות הדו"ח שלנו היא להגדיל את המודעות לפוטנציאל של הכנה זו התלמיד להפעיל מעבדות חקירה ללמד מושגי יסוד בפיזיולוגיה של החושים. ההכנות הם חזקים מאוד כדאיות בעת היותו שטוף מלוחים מינימלי.
שליטה מוטורית על שרירי MRO זוהתה אך תקנה בשידור ואת הפוטנציאל של הפלסטיות הסינפטית כמו גם היעילות של שידור עבור נוירונים מעוררים ו מעכבות נותר שטח פתוח לחקירה (Elekes ו Florey, 1987a, b; Florey ו Florey, 1955; Kuffler, 1954; Kuffler ו Eyzaguirre, 1955).
הכנה זו יכולה לשמש כדי לחקור מספר תנאי הניסוי, כמו גם את מגוון הטבעי של תנועה בתוך החיה כדי להבין טוב יותר את הביולוגיה של MRO למחקר ראשוני, כמו גם למטרות הפגנתי. המאפיינים הללו biophysical עצב סנסורי יש בחלק טופלו בטבע שלהם הסתגלות בפעילות העצבית עם גירוי שמר (Brown et al, 1978; Edwards et al, 1981;. Purali, 1997; Rydqvist ו Purali, 1991; Rydqvist ו Swerup, 1991). עם זאת, רק מעטים כתובת neuromodulation דיווחים על קולטנים אלה חושי סיבי שריר הקשורים (Cooper et al, 2003;. פסטור ו מקמילן, 1990). הדוחות להתמודד עם רק כמה תרכובות רבות שידוע כי הם להיות נוכחים hemolymph. מאפננים רבים של קוקטיילים מאפננים להישאר להיבדק על מורכבות MRO (השרירים נוירונים). פסטור ו מקמילן (1990) היה לבחון את neuromodulators 5-HT ו octopamine על פעילות MROs בין מינים שונים סרטנאים וציין כי ישנם הבדלים מינים. הם לא לבחון בפירוט את ההשפעות לטווח ארוך של neuromodulators אלה ולא את ההשפעה על הפעילות בעמדות שונות של MRO.
זה סוג של הכנה יכול לסייע בהבנת הבסיס של תפיסה ויסות חושי של עיבוד עצביים אשר חשוב בשיקום וניהול המחלה לבני אדם עם abnormities יחידת המנוע (פאטל et al, 2009;. רבין et al, 2009;. מרינו ואח' . 2010). סוגים שונים של קלט דפוסי ירי לצורך ניטור תנועות המפרק בהכנות חוליות נגיש ניתן להשתמש רובוטיקה / תותבת (מקמילן Patullo, 2001). יש עדיין שאלות רבות ממתינה לתשובות כהכנה זה יכול להועיל במספר דרכים.
נתמך על ידי אוניברסיטת קנטקי, החוג לביולוגיה, משרד לימודי הסמכה ו במכללה לאמנויות ומדעים.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
PowerLab 26T | ![]() | ||
LabChart 7 | ![]() |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved