Elektrophysiologie: Techniken zur Messung zellulärer Aktivität

Elektrophysiologie beinhaltet die Messung von Stromfluss oder Spannungsänderungen innerhalb der Ionenkanäle, die Membranprotein-Komplexe sind, die die Bewegung von Ionen über Zellmembranen ermöglichen. Ionenkanäle sind in der Membran von Neuronen vorhanden – Zellen, die das Gehirn, das Rückenmark und die Nerven bilden. Das Öffnen und Schließen von Ionenkanälen führt zu Änderungen der Ströme über die Zellmembran. Dieser Strom wird mit mehreren elektrophysiologischen Techniken gemessen.

Anleitung

1. Current Clamp

   Der Current Clamp ist eine gängige elektrophysiologische Technik. Die Technik hilft zu untersuchen, wie eine Zelle reagiert, wenn ein elektrischer Strom in sie eindringt. Die Technik ist wichtig, um zu verstehen, wie Neuronen auf Neurotransmitter reagieren, die im Gehirn vorhanden sind. Neurotransmitter sind chemische Botenstoffe, die Signale von einem Neuron zu einer Zelle übertragen.

2. Voltage Clamp

   Die Voltage-Clamp-Technik ist nützlich zum Studium von Zellen und Zellmembranen. Die Voltage Clamp misst die Menge des Stromflusses über die Membran einer Zelle bei einer gegebenen Spannung.

3. Single Unit Recording

   Single Unit Recording misst das Aktionspotenzial eines einzelnen Neurons. Aktionspotenzial ist eine Änderung des elektrischen Potenzials auf der Oberfläche einer Zelle, die auftritt, wenn die Zelle stimuliert wird. Die Technik beinhaltet die Verwendung einer Elektrode, die in das Gehirn eingeführt wird. Die Elektrode hilft, die elektrische Aktivität zu erkennen, die von den Neuronen in der Nähe der Elektrodenspitze erzeugt wird. Beim Menschen wird Single Unit Recording vor oder während einer Gehirnoperation durchgeführt. Die Technik hilft einem Neurochirurgen, genau das Gewebe zu targeten, das er möglicherweise aus dem Gehirn eines Operationspatienten entfernen möchte.

4. Patch-Clamp-Technik

   Die Patch-Clamp-Technik wird verwendet, um zu wissen, was in oder auf einer einzelnen lebenden Zelle passiert. Die Technik verwendet eine Glas-Mikropipette – ein Glasrohr, das kleine Flüssigvolumina misst. Um die Zellaktivität zu messen, wird die Mikropipette neben die Membran der Zelle platziert und sanfter Saugdruck wird durch die Mikropipette angewendet. Ein kleiner Patch der Zellmembran wird in die Spitze der Mikropipette verdrängt. Dieser Patch der Zellmembran wird verwendet, um die Aktivität einer Zelle aufzuzeichnen.