记录神经元活动的电生理方法-1:神经元的放电特性和电生理平台的组成
《神经科学研究技术指南》
《轴突指南:电生理学和生物物理学实验室技术指南》
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膜片钳电生理学_毕丽毕丽
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膜片钳的电生理技术
主要根据电极插入的位置检测样本神经元细胞:
膜片钳有不同的夹紧方法，例如:
根据需要，可以采用不同的电生理记录方法，分别记录在体和离体神经元的电特性。(哪种情况下哪个合适)。
我们首先要知道，电生理学研究的是什么？
要研究神经元的电生理活动，就要研究放电特性(频率、强度、持续时间等。)的神经元在不同刺激下的电特性，所以我们首先要了解神经元的电特性。
这里就不说细节了(另文整理)。这里有几点要知道:
工欲善其事，必先利其器
知道了我们要做什么，我们先来看看记录神经元电生理活动的设备。
膜片钳装置
先说源头，当然是微电极，我。
这些金属电极不仅比微量移液器提供更稳定的单个单元隔离，而且它们倾向于从更大形态变化的细胞中取样，还有助于更好地定位电极轨迹，以识别记录在全脑中发生的位置。
更小的尖端具有更高的电阻，并且它们限制了可以记录电位的区域，因此允许分离纤维或细胞的活动。较大的尖端和较低的电阻从多个神经元获得活性，并且在识别单个细胞的功能特性的努力中用途有限。
电阻非常高的尖端也没什么用，因为它们不能记录神经活动，除非它们非常接近细胞膜或实际上在细胞内。
前台是连接电子设备和组织制备的中枢。它包含一个电极支架，在记录过程中稳定微电极，并直接将微电极连接到检测电信号所需的第一级电子放大器。前置级将信号传递到主放大器，进行主信号处理。载物台由显微操作器小心定位，并连接到微型驱动器上。
将贴片电极精确地放置到10-20微米电池上需要一个光学系统，该光学系统可以用对比韩恩水泥(例如Nomarski/DIC)、Phase、Orhoffman)放大高达300或400倍，并且需要一个显微操作器将电极稳定地定位在3D空间中。倒置的显微镜。是优选的，因为它允许从制剂上方更容易地接近电极，并且还提供了更大、更坚固的平台来栓接显微操纵器。显微操作器能够沿着X、Y和Z轴以非常微小的距离移动电极。微操作器可以无限期地保持这个位置。
微驱动器用于以非常精细的步骤将微电极降低或升高到组织中的特定深度。通常最好使用遥控微型驱动系统来消除手的振动。因此，可以使用显微操作器手动将前台(以及电极)设置到位，然后使用微驱动器在组织内外进行微调，以最终接近细胞。
包含测量通过离子通道的电流或细胞膜电势变化所需电路的仪器。放大器包含测量通过细胞膜的电流大小和方向所必需的电路。放大器还可以测量响应电流运动的细胞膜电势。
为了启动电流运动，实验者可以向细胞传递电压命令，细胞将通过传递维持该电压命令所需的电流来做出响应。相反，体验者也可以注入电流，然后测量由电流变化引起的膜电位变化。(电流钳，注入恒定电流测量膜电位变化，模拟生理状态下离子流触发的动作电位)
*放大器采集的电流是模拟信号，但为了执行高分辨率膜片钳测量所需的数据分析，必须将模拟信号转换为数字信号。*
那么，既然提到了带宽和采样频率，那就说说为什么它们会影响采样的质量吧。首先要明确带宽也是频率，单位是Hz。带宽代表数据本身的频率，采样频率是指从数据中采样的频率。如下图，左边是原始数据的频率，右边是采样数据的频率。显然，采样频率越高，数据约简程度越高。
但是带宽只是代表，并不等于数据本身的频率，因为模拟信号是衰减的。我们来看看从微电极到数字化仪的结构。
模拟输入路径
模拟输入路径对信号进行衰减、放大、滤波和/或耦合，以优化信号，为ADC的数字化做准备。ADC对调理后的波形进行采样，并将模拟输入信号转换为代表模拟输入波形的数字值。输入路径的频率响应导致幅度和相位信息的固有损失。
带宽
它定义为正弦输入信号衰减至其原始幅度的70.7%时的频率，也称为-3 dB点。它定义为正弦输入信号衰减至其原始幅度的70.7%时的频率，也称为-3 dB点。
带宽描述了模拟前端以最小幅度损耗将信号从外部环境传输到ADC(模数转换器)的能力，即从探针或测试夹具的尖端到ADC的输入端。换句话说，带宽描述了示波器可以精确测量的频率范围。
(不知道这一块有没有说清楚，电信号如何产生，如何采集到这里已经基本讲完了，接下来就是数据可视化，屏蔽环境噪声等。)
示波器& amp扬声器系统& amp计算机与电子产品。软件
示波器接收来自放大器的电信号，并显示薄膜电压随时间的变化。这是电生理学实验中数据输出的主要来源。也可以通过将放大器的输出连接到扬声器来听到这些声音。动作电位会发出明显的爆裂声，因此记录活跃神经元的活动听起来就像爆米花爆炸一样。当试图定位感兴趣的神经元时，扬声器会很有帮助，因为不同类型的神经元有不同的放电模式。
计算机通过自动化刺激传递和电信号记录极大地帮助了电生理学研究。在记录过程中，计算机可以很容易地操纵许多参数，如记录阈值和刺激传递时间。计算机还允许简单的实时数据分析，显示实验结果，甚至在实验进行的时候。
本文主要讲述:
1.主要电生理技术
2.神经元的电特性
3.电生理实验设备
还有什么没说的(放后面，大家看了这么多都累了):
1.什么是电流钳？什么是电压钳？
2.实现的电路原理(现在只简单介绍一些信号采集过程)。
3.信号处理(最原始的数据是怎么变成我们得到的数据的？由于能力不足，我可能先跳过这一部分)
4.细胞外记录、细胞内记录和膜片钳的应用。
5.如何看待文章中的电生理图谱？图(其实就是如何将获得的数据处理成文章中显示的数据)
6.如果与光遗传学相结合，其他扩展的应用。