Ćwiczenie K KOMPUTEROWA SYMULACJA IMPULSU

Ćwiczenie K
KOMPUTEROWA SYMULACJA IMPULSU NERWOWEGO
1. Podstawowe pojęcia i prawa opisujące własności układów przewodzących sygnały elektryczne
(opór elektryczny, przewodnictwo, natężenie, napięcie elektryczne, prawo Ohma, natężenie
pola elektrycznego, pojemność elektryczna).
2. Budowa neuronu, aksony melinowane i niemelinowane.
 przypisanie poszczególnym częściom składowym (dendryty, ciało komórki i akson) ich
roli w funkcjonowaniu neuronu.
3. Własności elektryczne błony i potencjał błonowy
 selektywność błony
 definicja potencjału błonowego
 rola pojemności elektrycznej błony
 pojęcie potencjału równowagowego i jego wartości dla poszczególnych jonów
(sodowych, potasowych i chlorkowych) w warunkach fizjologicznych
 potencjał spoczynkowy i jego pochodzenie
4. Własności napięciowo – zależnych kanałów sodowych i potasowych
 jak funkcjonuje pojedynczy kanał jonowy? Co oznacza na poziomie pojedynczego
kanału „otwarcie” i „zamknięcie”?
 aktywacja i inaktywacja kanałów napięciowo – zależnych
 jak należy rozumieć napięciową zależność na poziomie pojedynczego kanału?
 co wiadomo na temat zagadnienia struktura – funkcja kanałów napięciowo – zależnych?
5. Generowanie potencjału czynnościowego
 potencjał progowy – od czego zależy jego wartość?
 rola poszczególnych kanałów napięciowo – zależnych (sodowych i potasowych) w
poszczególnych fazach potencjału czynnościowego: (faza narastania – depolaryzacja),
opadania (repolaryzacja) i hyperpolaryzacja. Zwrócić uwagę na inaktywację kanałów
sodowych.
6. Rozchodzenie się impulsu nerwowego wzdłuż aksonu:
 melinowanego
 niemelinowanego
7. Omówienie technik służących do pomiaru prądów jonowych przez błony przy ustalonym
napięciu błonowych – „voltage – clamp” i „patch – clamp”.
Zalecana literatura:
1. S. Miękisz, A. Hendrich; „Wybrane zagadnienia z biofizyki”
2. A. Pilawski; „Podstawy biofizyki”
3. Z. Traczyk; „Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej”
4. Giese; „Fizjologia komórki”
Uniwersytet Medyczny
we Wrocławiu
Katedra Biofizyki
Zakład Biofizyki
Ćwiczenie 10
Komputerowa symulacja potencjału czynnościowego aksonu
Podpis prowadzącego ćwiczenia
.............................................................
............................................................
Imię i nazwisko studenta
Wydział:
Data
Stopień zaliczenia
Grupa studencka:
Grupa ćwiczeniowa:
I. ELEKTROFIZJOLOGIA IMPULSU NERWOWEGO
1. Przerysować na papierze milimetrowym kształt krzywej pobudzenia dla komórki w warunkach
standardowych.
2. Dla podanych w Tabeli 1 wartości cm zmierzyć wartość progową prądu pobudzającego (z
dokładnością do 0.5 µA). Przerysować na papier milimetrowy przykład krzywej bez wzbudzenia
potencjału czynnościowego.
3. Przyjmując cm= 2 mF/cm2 oraz I = 30 µA/cm2 zwiększać T2 co 0.05 ms aż do wartości, przy
której będzie ponownie generowany potencjał czynnościowy.
4. Wartość T2 znalezioną w punkcie 3 pomniejszyć o 0.1 ms i następnie zwiększać wartość V m tak,
by był generowany ponownie potencjał czynnościowy.
Vm
[mV]
-60
-60
-60
cm
[mF/cm2]
1.0
2.0
2.0
2.0
Tabela 1
I
T2
[µA/cm2]
[ms]
1.5
1.5
30.0
30.0
Vmax
[mV]
Tmax
[ms]
Po wypełnieniu tabeli powrócić do wartości standardowych.
II. FARMAKOKINETYKA IMPULSU NERWOWEGO
5. Znaleźć minimalne stężenie TTX blokujące powstawanie potencjału czynnościowego i parametry
otrzymanej w tym przypadku krzywej wpisać do 1-go wiersza Tabeli 2.
6. Przy uzyskanym w punkcie 5 stężeniu TTX zmniejszać przewodnictwo kanałów potasowych gK
bezpośrednio albo zmieniać TEA, tak aby ponownie generowany był potencjał czynnościowy.
Parametry otrzymanej w tym przypadku krzywej wpisać do wiersza 2 Tabeli 2.
7. Powrócić do wielkości standardowych. Używając różnych stężeń TEA zbadać jak toksyna ta
wpływa na przebieg potencjału czynnościowego. Przykładową symulację wpisać do wiersza 3
Tabeli 2, a odpowiadającą jej krzywą przerysować na papier milimetrowy.
Stężenie
[nM]
TTX-1
TTX-2
TEA-1
TEA-2
TEA-3
Tabela 2
gNa
gK
[mS/cm2]
[mS/cm2]
Vmax
[mV]
-
Tmax
[ms]
-