Для изучения активных свойств мембраны мы будем использовать два режима
1) PASSIVE.CCS
2) ACTIVE.CCS
Загрузите режим PASSIVE.CCS.
Мы уже работали с этим режимом и пропускали через мембрану нейрона толчки тока в обоих направлениях, (то есть деполяризующие и гиперполяризующие), величиной 0,5-1,5 нА, которые приводили к пассивному сдвигу МП. Однако если увеличить значение иньецируемого деполяризующего тока до 2,0нА и затем нажать клавишу B, то можно наблюдать в ответ не пассивную, а активную реакцию мембраны - появление на мембране новых ионных токов или проводимостей (gNa и gK) и генерацию ПД.
Проделайте следующую операцию.
Введите в меню в графе "injected current" значение =1,5nA, нажмите клавишу В и получите пассивный ответ мембраны на иньекцию тока величиной 1,5 нA. Затем вернитесь в меню и замените значение тока на 2,0 нА, после чего нажмите клавишу Y (означающую команду наложения последующего процесса на предыдущий), чтобы наложить новый ответ на предыдущий. Теперь вы можете сравнить два ответа мембраны - пассивный и активный.
|
|
Загрузите режим ACTIVE.CCS. Для этого нажмите клавишу "О" и перемещением рамки курсора(c помощью клавиш-стрелок) найдите и выберите (нажатием "enter") файл ACTIVE.CCS. В этом режиме можно детально исследовать зависимость активного ответа мембраны (то есть генерации ПД) от различных параметров.
Генерацию ПД вызывайте толчком тока величиной 2,0-3,0 нA.
1.опыт. Изучите и зафиксируйте в тетради, как меняется ПП 0 и активный ответ мембраны (параметры ПД - нарастание, спад, амплитуда)
а) при уменьшении наружной концентрации ионов Na+ до 0,1 мМ.
б) при уменьшении наружной концентрации ионов К+ до 0,1 мМ
Дайте объяснения наблюдаемым изменениям в ПП и генерации ПД.
2 опыт. Изучите (и опишите в тетради), как зависит ПД от изменения внутриклеточной концентрации К+.
Для проведения этого опыта используют режим K_INTRA.CCS
Чтобы перейти в этот режим, нажмите клавишу О и загрузите режим K_INTRA.CCS. Сначала посмотрите, как выглядит ответ на деполяризующий толчок тока величиной 3 nA при нормальной внутриклеточной концентрации калия (140мМ). Это значение уже введено исходно в меню. Поэтому просто нажмите клавишу В. Вы увидите картину генерации ПД при нормальных условиях и нормальных концентрационных градиентах ионов калия и натрия через мембрану. Затем вернитесь в меню (клавиша R) и введите новое значение для [K]i равное 1 мМ.
Нажмите клавишу В. Вы видите на дисплее, что в этих условиях (то есть при уменьшении внутриклеточной концентрации калия) мембранный потенциал покоя сдвигается в сторону равновесного потенциала по натрию (который равен + 41 мВ в этих условиях) (то есть мембрана деполяризуется еще до иньекции дополнительного тока). Чтобы компенсировать этот сдвиг, и в чистом виде увидеть влияние измененной внутриклеточной концентрации калия на характер генерации ПД, введите изменение в параметр" базовый ток" (base current): введите значение “base current”, равное -3nA. (Этот ток будет искусственно гиперполяризовать мембрану, тем самым компенсируя нежелательный (деполяризационный) сдвиг исходной величины ПП0 при уменьшении внутриклеточной концентрации калия и будет держать ПП0 на его исходном уровне). Теперь нажмите клавишу В.
|
|
На экране дисплея видно, что в таких условиях (то есть при поддерживании ПП на уровне -65мВ и при очень низкой внутриклеточной концентрации калия, равной 1мМ), аксон генерирует ПД, но ПД имеет только одну - деполяризационную фазу и не имеет второй - реполяризационной. Это означает, что именно движение ионов калия через мембрану из клетки в наружную среду (по специальным потенциал-активируемым калиевым каналам) является определяющим для второй фазы ПД, то есть для фазы реполяризации мембраны при генерации ПД.
3 опыт. Самостоятельно придумайте и проведите модельные эксперименты, которые бы позволили проверить и понять роль пассивных токов (токов утечки - gNaleak и gКleak) мембраны в генерации ПД (опишите как меняются параметры локального активного ответа, фазы нарастания ПД, амплитуды ПД, фазы спада ПД и частоты генерации ПД, объясните, почему это происходит. Дайте письменные объяснения наблюдаемым изменениям ПД в отчете)
Контрольные вопросы по II-ой части задачи
(для письменных ответов в отчете)
1. Какие механизмы определяют скорость нарастания ПД?
2. Почему возрастает частота генерации ПД по мере увеличения деполяризующего толчка тока, пропускаемого через мембрану?
3. Пользуясь данными меню, рассчитайте равновесный потенциал для Nа-тока в модельном нейроне. Вызовите генерацию ПД в ответ на пороговый деполяризующий ток. Соответствует ли величина пика ПД равновесному потенциалу для Na-тока? Дайте пояснения наблюдаемому пиковому значению ПД.