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膜片钳（Patch Clamp，成年动物单细胞记录）技术原理、应用介绍

利用尖端直径0.5-1μm的玻璃电极吸附到细胞膜表面，通过负压吸引使电极尖端和细胞膜形成紧密封接，使与电极尖开口处相接的细胞膜小片区域（patch）与其周围在电学上绝缘，在此基础上固定膜电位(clamp)，然后对电极尖端下面积仅为几平方微米的细胞膜片上一个或几个离子通道的电流进行记录。

图1.膜片钳技术原理

特点：

● 药理学神器；

● 神经机制探讨常用方法；

● 和光遗传结合能实现神经环路特异性；

● 和在体电生理数据对比使结果更可信。

清醒动物多通道在体电生理记录原理及应用介绍

主要用于实时在线记录大脑神经元放电情况来量化及描述神经环路的工作状况。

特点：

● 和光纤钙记录目的类似，但是相对更难；

● 和特定行为学/特定刺激结合；

● 和光遗传结合能实现细胞类型特异性。

图2.细胞外记录

图3.细胞内记录

脑电图（Electroencephalogram,EEG）是通过精密的电子仪器，从头皮上将脑部的自发性生物电位加以放大记录而获得的图形，是通过电极记录下来的脑细胞群的自发性、节律性电活动。有常规脑电图、动态脑电图监测、视频脑电图监测。EEG信号按频谱不同可划分为四种基本类型：α波：频率分布为8-13HZ，主要包含两个波段，μ1（8-10HZ）和μ2（10-13HZ），振幅约为20-100μV，在枕页及顶叶候补α波最显著。β波：频率在（13-30HZ）包含两个波段β1（13-20HZ），β2（20-30HZ），振幅约为5-20μV，主要出现在额叶。θ波：频率在4-7HZ，振幅约为100-150μV，在困倦时出现，是中枢神经系统抑制的表现。δ波：频率在0.5-3.5HZ，振幅约为0-200μV，只出现在睡眠，深度麻醉，缺氧或大脑病变时出现。

局部场电位（local field potential，LFP）信号代表在记录电极周围少量神经组织中胞外低频电生理信号的总和，概括地反映记录电极附近局部空间内神经元集群突触活动所造成的电场变化。LFP是一种研究技术，多通道同步或单位神经元技术记录的是神经元水平的电学变化，脑电技术记录的是全脑水平的电学变化，而局部场电位技术介于二者之间，测的是中枢局部（通常是核团水平）的电学变化。因此局部场电位记录到的数据反映的是一段时间内所记录核团内所有神经元电学活动的总体情况。场电位是低频信号，一般在0.1-100Hz（也有200Hz以下）之间，而电磁干扰一般是指50Hz的工频电干扰，以及它的倍数的频率突然增加一般也属于电磁干扰（如100Hz，200Hz，1000Hz等）。

图4.脑电图（EEG）和局部场电位（LFP）

图5.清醒自由活动动物行为

图6.头部固定动物的多点LFP记录

我司提供电生理检测服务

膜片钳检测服务

1.动作电位记录；

2.全细胞电流记录；

3.组织切片突触可塑性场电位记录；

4.结合光遗传学的神经环路研究。

电生理检测服务

1.记录生理、病理或刺激（物理、化学处理）前后胞内和胞外神经元活动；

2.特定神经细胞类型的电学特性研究；

3.特定脑区对外周传入刺激或内脏传入的反应；

4.药物的药理学机制研究；

指标	意义	备注
1、场电位(fEPSP)：输入输出曲线(I/O curve)；配对脉冲比(paired-pulse ratios, PPR)；	研究学习记忆的细胞突触机制	检测不少于6个细胞/组，客户需要提供不少于3只动物/组
2、全细胞记录：动作电位（action potential，AP）：包括频率，膜电位，阈值，峰间隔，潜伏期等指标	反映细胞整体兴奋性输出（细胞活性）	不少于10个细胞（脑片）/组，3只动物/组
3、兴奋性突触后电流（EPSC）：包括微小mEPSC和自发sEPSC的频率和幅度，诱发eEPSC和诱发配对脉冲比PPR的幅度	反映细胞主要兴奋性谷氨酸能突触输入，以及分析突触前还是突触后机制	不少于10个细胞（脑片）/组，3只动物/组
4、抑制性突触后电流（IPSC）：包括微小mIPSC和自发sIPSC的频率和幅度，诱发eIPSC和诱发配对脉冲比PPR的幅度	反映细胞主要抑制性GABA能突触输入，以及分析突触前还是突触后机制	不少于10个细胞（脑片）/组，3只动物/组
5、电压门控性Na+通道：激活曲线（activation curve），电流-电压关系曲线(I-V curve)，失活曲线（inactivation curve）量效曲线（dose-effect curve）等	参与动作电位上升支，起收缩、兴奋、传导兴奋等作用	不少于10个细胞（脑片）/组，3只动物/组
6、电压门控性K+通道：激活曲线（activation curve），电流-电压关系曲线(I-V curve)，失活曲线（inactivation curve），量效曲线量效曲线（dose-effect curve）等	种类繁多，如内向整流钾通道、延迟外向整流钾通道、瞬时外向钾通道等。为亚型最多、功能最多的一类离子通道。	不少于10个细胞（脑片）/组，3只动物/组
7、电压门控性Ca2+通道：激活曲线（activation curve），电流-电压关系曲线(I-V curve)，失活曲线（inactivation curve）量效曲线（dose-effect curve）等	分为L型（参与收缩联和调控代谢） N型（分布在心肌和血管平滑肌，触发起搏活动） T型（神经递质的释放） P/Q型（小脑神经递质释放） R型（参与神经递质释放、心肌动作电位形成）。	不少于10个细胞（脑片）/组，3只动物/组
8、配体门控性离子通道：环核苷酸门控通道(cyclic nucleotide-gated channel)	根据目的记录：浓度依赖性（dose-dependence）电压依赖性（voltage-dependence）失敏（desensitization）使用依赖性（use-dependence）	咨询
9、甘氨酸受体(GlyR)
10、烟碱型乙酰胆碱受体(nAChR)
11、5-羟色胺受体(5-HT3受体)
12、乙酰胆碱M受体通道		咨询
13、肾上腺素受体通道
14、ATP敏感性K⁺通道
15、Ca²⁺激活Cl^-通道等
16、瞬时感受器电位通道( transient receptor potential channel, TRP通道)	介导所有感觉(痛觉、温度觉、味觉、视觉、听觉、触觉等)的传递，参与信号转导进而调控细胞功能，且被多种因素(化学物质、pH、渗透压、机械力、温度、光等)激活与调控	咨询
17、机械敏感性离子通道(mechanosensitive channels, MS通道)	感受细胞膜表面张力变化的离子通道,可将细胞外的牵张、摩擦力、压力、重力、剪切力以及渗透压变化等信息转化为电化学信号传入细胞，参与调控多种生理功能，如各种躯体感觉、本体感觉、血管和肌肉张力、血液和尿液流动、渗透压等	咨询
18、缝管连接离子通道( gap junction channels)	释放k⁺、ATP、Glu等物质到细胞间隙，调节神经元活性，参与神经生理功能与病理过程。星形质细胞的缝管连接通道参与调节突触传递、突触可塑性、学习记忆	咨询
19、质子门控离子通道(proton-gated channels)	能感受细胞外pH值的变化，低pH值开启通道，通透Na⁺、Ca²⁺、H⁺、K⁺等阳离子等，常称为酸感受离子通道( acid-sensing ion channels, ASICs)在中枢神经系统参与突触可塑性、缺血以及神经元死亡等过程，在外周神经系统参与炎症、肿瘤、机械刺激等引起的多种疼痛的发生与调制	咨询
20、水通道(Aquaporins , AQPs)	神经系统中的水通道参与脑脊液的分泌	咨询
21、其他如细胞容积敏感性K⁺、Cl^-通道（在细胞肿胀时开放）	咨询	咨询
22、Na⁺激活K⁺通道	咨询	咨询
23、单通道记录：电流幅度（电导）开关动力学分析；开放概率；膜片上通道数目的估算	咨询	咨询

服务流程

客户需提供的内容/材料：

1）详细的实验需求及参考资料；

2）实验模型/样本，保证样本质量；

3）分析需求。

公司提供

1）检测报告

2）原始数据