什么是膜片鉗呢

什么是膜片鉗呢技術(shù)是當(dāng)前研究細(xì)胞膜電流及離子通道的最重要的技術(shù)。從技術(shù)層面來(lái)解釋的話，膜片鉗技術(shù)(patch clamp)是指利用鉗制電壓或者電流的方法(通常為鉗制電壓)來(lái)記錄細(xì)胞膜離子通道電活動(dòng)的微電極技術(shù)。

  膜片鉗技術(shù)的原理為：使用一個(gè)一頭尖一頭粗的錐狀玻璃管，管中設(shè)有微電極，管的尖端直徑約1.5~3.0μm，通過(guò)負(fù)壓吸引使尖端口與細(xì)胞膜形成千兆歐姆級(jí)的阻抗封接，尖端口內(nèi)的細(xì)胞膜區(qū)域與周圍其他區(qū)域形成了電學(xué)分隔，然后人工鉗制此片區(qū)域細(xì)胞膜的電位，即可達(dá)到對(duì)膜片上離子通道電流的監(jiān)測(cè)與記錄。

  于是膜片鉗的名字由來(lái)也清楚了，“膜片”就是指玻璃管尖端下的那一小片細(xì)胞膜區(qū)域，而“鉗”即指人工進(jìn)行電位鉗制的過(guò)程。

  若有的朋友依然不理解“鉗”的原理，這里我們?cè)偌?xì)致解讀一下：人工鉗制電位，即需要在細(xì)胞膜內(nèi)外有離子運(yùn)動(dòng)引起的離子電流時(shí)，通過(guò)人工給予一個(gè)反向電流，來(lái)使得細(xì)胞膜總體電位不變。那么通過(guò)這個(gè)人工的反向電流，也就可以推算出細(xì)胞膜本身的離子電流方向及大小。總的來(lái)說(shuō)，膜片鉗技術(shù)是一種作用于細(xì)胞表面的高精度的單通道電流檢測(cè)記錄技術(shù)。

  而膜片鉗于腦科學(xué)中的應(yīng)用，主要為腦片膜片鉗的研究。腦片膜片鉗可以檢測(cè)并記錄離體腦片中細(xì)胞與細(xì)胞間的離子通道活動(dòng)情況，也就是在一個(gè)接近真實(shí)生理狀態(tài)下的腦環(huán)境中的電生理信號(hào)。通過(guò)對(duì)記錄到的這些信號(hào)的分析，可以了解腦中神經(jīng)環(huán)路的電信號(hào)傳遞規(guī)律與不同腦區(qū)間的興奮傳遞聯(lián)系。

  對(duì)比其他神經(jīng)測(cè)量手段，膜片鉗有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)與不足：比起腦部核磁共振或PET成像這類宏觀觀察腦部結(jié)構(gòu)的技術(shù)，膜片鉗技術(shù)更偏向于對(duì)于更微觀的腦細(xì)胞之間的神經(jīng)興奮電活動(dòng)的檢測(cè)；相比腦電圖(EEG)，膜片鉗雖無(wú)法反映真實(shí)在體的腦神經(jīng)活動(dòng)，也無(wú)法做到設(shè)備便攜，但其在測(cè)量的空間分辨率與精度上遙遙領(lǐng)先。