Что такое электрофизиология?

Что такое электрофизиология?

Электрофизиология — это область исследований, изучающих изменения тока или напряжения на клеточной мембране. Методы электрофизиологии широко используются в самых разных нейробиологических и физиологических исследованиях: от изучения поведения одиночных ионных каналов в клеточной мембране до оценки изменений мембранного потенциала во всей клетке и до более масштабных изменений потенциала поля в срезах мозга in vitro или в областях мозга in vivo.

Метод локальной фиксации потенциала (патч-кламп, patch clamp), один из наиболее широко используемых электрофизиологических методов, является лучшим инструментом для изучения активности ионных каналов, которые являются основными объектами для исследователей из-за ключевой роли, которую они играют во многих неврологических и сердечно-сосудистых заболеваниях, а также их физиологических функций. Технику регистрации внеклеточного потенциала поля можно использовать для изучения синаптической активности популяции нейронов и чтобы понять, как информация обрабатывается в мозге.

Ионные каналы

Ионный канал — это группа белков, которые образуют поры в липидном бислое клетки. Каждый канал проницаем для определенного иона (примеры: калий, натрий, кальций, хлорид). Патч-кламп используется для оценки тока или напряжения в мембране, связанных с активностью ионных каналов, путем прямого измерения в реальном времени с помощью сверхчувствительных усилителей, высококачественных систем сбора данных и мощного программного обеспечения для оценки результатов.

Патч-кламп

Метод патч-клампа использует стеклянную микропипетку, образующую надежное гигаомное (ГОм) соединение с клеточной мембраной. Микропипетка содержит проволоку, погруженную в электролитический раствор для проведения ионов. Методика работы с целой клеткой включает разрыв участка мембраны с помощью мягкого отсасывания для обеспечения электрического доступа с низким сопротивлением, позволяющего контролировать трансмембранное напряжение. В качестве альтернативы исследователи могут оторвать участок мембраны от клетки и оценить токи через отдельные каналы с помощью техники патч-кламп наизнанку (inside-out, изнутри наружу) или конфигурации, при которой внешняя часть клеточной мембраны оказывается с внешней стороны микроэлектрода (outside-out).