Nervefysiologi - Excitable membraner

Transkript

1 Nervefysiologi - Excitable membraner Formålet med øvelsen er at give de studerende mulighed for at aflede aktionspotentialer fra regnormens kæmpeaxoner, og derved iagttage nogle af egenskaberne ved aktionspotentialer. Et andet formål er at give de studerende mulighed for at opnå en vis elementær forståelse af målinger af bioelektriske potentialer. Hvorfor bruges regnormen? Den er let at få fat i på alle tider af året, den er let at dissekere og den har store nerveceller, som giver store strømme, der er lette at måle med ekstracellulære elektroder. Morfologien af hele regnormen og af buggangliekæden er vist på side 2, hvor de tre store længdegående axoner (den mediane og de to laterale kæmpefibre, MKF og LKF) ses. Om at bruge denne vejledning: Kontrol og gennemgang af opstillingen kan være vanskeligt at læse uden udstyret foran sig, så frem for at læse denne vejledning fra start til slut, anbefales det derfor overordnet at sætte sig ind i hvad øvelsesdagen skal gå med og læse lærebogens afsnit om aktionspotentialer (siderne i lære bogen). Øvelsen gennemføres i grupper af 4-5 personer og består af følgende punkter: 1) Kontrol og gennemgang af opstillingen. 2) Introduktionsvideo. 3) Måling af egenskaber ved aktionspotentialer på udleverede præparater. 4) Kort fælles gennemgang af de fundne resultater. 1) Kontrol og gennemgang af opstilling I bunden af forsøgskammeret lægges et lille stykke køkkenrullepapir, som er foldet et par gange, dette papir agerer testregnorm mens opstillingen afprøves. Fyld forsøgskammeret med Ringer opløsningen og sug op så sugeelektroden fyldes uden at der forekommer luftbobler fra spidsen og op til ledningen. Stimuleringselektroderne stikkes, med 1-2 mm afstand, ned igennem regnormen og fæstner den til bunden i venstre side af kammeret. Reference elektroden stikkes ligeledes igennem testormen og fæstnes i kammerets bund umiddelbart foran spidsen af sugeelektroden. Jordelektroden stikkes ned gennem papiret i kammerets midte. Overskydende Ringer suges væk med pipettebolden og hældes i opsamlingsbæger. Sæt stimulatoren (se figuren side 3) på intern og tiden til 1 sek. (øverst til venstre på frontpanelet). Sæt oscilloskopet til 50 mv per division og 1 msek per division. Fungerer opstillingen som den skal, bør I nu se et stimulusartefakt efterfulgt af en nogenlunde vandret streg på oscilloskopets skærm. Billedet bliver opdateret hvert sekund når en ny stimulus sendes. 1

2 2

3 3

4 Bemærk at stimulusartefaktet kan have en vis lighed med et aktionspotentiale. Husk det når I får jeres præparat i kammeret, så I ikke forveksler det med et biologisk potential. Prøv at ændre på stimulusstyrken og stimulusvarigheden (til højre på stimulatorens frontpanel) og se at stimulusartefaktet ændres. Et af de største problemer ved måling af bioelektriske potentialer er elektrisk støj fra omgivelserne. Prøv at sætte oscilloskopet til 20 msek/div. Fremkommer der en regelmæssig bølgeform på skærmen? (hvis ikke så øg oscilloskopets følsomhed til 20 mv/div eller mindre). Med hvilken frekvens (svingninger per sekund = Hertz) svinger bølgerne? Hvor kan de tænkes at stamme fra? Vend tilbage til de oprindelige indstillinger på oscilloskopet og sæt stimulatoren til ekstern. Stimuler nu med enkelt-impulser ved at trykke på den øverste venstre knap på triggergeneratoren. Sæt triggergeneratoren til dobbelt impulser (A+B) og stimuler igen. Prøv at dreje på knappen T2 mens I stimulerer. Gem billedet på oscilloskopet ved at trykke knappen SAVE REF ind (øverst i midten). Lav en ændring (stimulusstyrke, -varighed eller interstimulusinterval) og stimuler igen. Prøv til sidst at plotte et skærmbillede ud. Tjek at der er papir i plotteren og at den er sat til at skrive fra jeres opstilling og tryk på knappen MANUAL START øverst til venstre på oscilloskopet. 2) Introduktionsvideo 3) Måling af egenskaber ved aktionspotentialer 1. Alt eller intet karakteren 2. Tærskelværdi, konstansen af produktet mellem stimulus styrke og varighed 3. Udbredelseshastighed 4. Højfrekvent fyring, øvre grænsefrekvens: refraktærfænomener 5. Temperaturens indflydelse 1. Alt eller intet loven Forstærkeren er sat på 100x forstærkning, og oscilloskopet stilles på feks. 50 mv/div og 1msek/div. Stimulatoren indstilles på 0,5 msek stimulusvarighed. Der stimuleres manuelt med enkeltimpulser. Stimulusstyrken øges fra 0 volt i små trin, til en nerveimpuls kommer til syne. Styrken øges, mens amplituden af aktionspotentialet iagttages. Plot evt. et par billeder der viser hvordan stimulus artefaktet vokser med stigende stimulusstyrke mens aktionspotentialet er uændret. 4

5 2. Styrke-varigheds relationen for tærskelværdien Stimulus varighed ændres og styrken reguleres, mens tærskelen findes. For hver gang I ændrer stimulus varighed, startes med 0 volt i styrke. Sammenhørende værdier for stimulus varighed og styrken noteres og afbildes grafisk (skema side 7). 3. Udbredelseshastigheden Stimulusvarigheden sættes til den mindste hvormed der stabilt kan udløses aktionspotentialer. Afstanden mellem stimulerings- og afledningselektroden (spidsen af sugeelektroden) måles med lineal. Tiden fra stimulus begyndelse til aktionspotentialets begyndelse aflæses på oscilloskopet, og en omtrentlig ledningshastighed beregnes. 4. Højfrekvent fyring For at bestemme nervens grænseværdi, bruges triggergeneratoren, der gør det muligt at stimulere med to stimuli med et lille og varierende interval. Begynd med et interval, som klart viser et aktionspotentiale efter begge stimuli. Mindsk herefter intervallet i små trin indtil aktionspotentialet efter 2. stimulus falder væk. Dette interval antages at være refraktærtiden. Hvilken varighed fandtes for refraktærtiden? Hvad er den højeste frekvens en nerve med den fundne refraktærtid kan fyre med? 5. Temperatur Gem et billede af aktionspotentialet på oscilloskopets skærm (save ref). Afkøl herefter præparatet (få hjælp af instruktor eller vejleder) og stimuler igen. Iagttag virkningen på aktionspotentialets form, amplitude og vandringshastighed. Plot et aktionspotentiale fra det varme og det kolde præparat. 5) Rapporten Rapporten skal indeholde: A: En kort beskrivelse af de enkelte forsøg med resultater, grafiske afbildninger og evt. konklusion. Plus besvarelse af spørgsmål under de enkelte delpunkter i øvelsen. B: Besvarelse af spørgsmål a-f. Spørgsmål til rapporten a) Hvilken vandringshastighed blev fundet (m/s)? b) Hvor lang tid er et aktionspotentiale med den eksperimentelt bestemte vandringshastighed om at passere 15 cm regnorm? c) Hvilken indflydelse på aktionspotentialet havde det at sænke temperaturen? 5

6 d) Hvilemenbranpotentialet er ca. -70 mv på indersiden ifht. ydersiden. Dette negative potential vil derfor tiltrække positivt ladede ioner fra ydersiden. Under et aktionspotential bliver indersiden positiv (op til ca. 50 mv ifht. ydersiden) fordi åbne Na + -kanaler tillader Na + at strømme ind i cellen. Når indersiden bliver positiv ifht. ydersiden er der således en elektrisk gradient der modvirker indstrømningen af Na + (positive ladninger frastøder positive ladninger). Beskriv kort hvorfor der fortsat strømmer Na + ind i cellen selvom membranens inderside er blevet elektrisk positiv ifht. ydersiden. e) Efter aktionspotentialets top genetableres hvilemembranpotentialet i løbet af omkring 0,5 msek. Hvordan genetableres hvilemembranpotentialet? f) Hvis man inaktiverede Na + / K + -pumpen, hvor mange aktionspotentialer kunne en nervecelle så fyre; ingen, et enkelt eller mange? Hvorfor? 6

7 7