WSTĘP

• KODOWANIE INFORMACJI

O BODŹCU:

–Analogowe:

•Amplituda potencjału,

–Cyfrowe:

•Częstotliwość potencjałów

czynnościowych.

KOD CYFROWY

•Potencjał czynnościowy:

–Przepuszczalność błony

komórkowej,

–Gradient stężeń jonów,
–Przewodność błony

komórkowej.

JAKIE JEST ZNACZENIE

ZMIAN PRZEWODNOŚCI

BŁONY I GRADIENTU

STĘŻEŃ JONÓW K

+

i Na

+

NA PARAMETRY KODU

CYFROWEGO?

METODA

METODA

• CURRENT CLAMP

– Zmienna kontrolowana

•Bodziec elektryczny

– Zmienna obserwowana

•Zmiana potencjału błony aksonu

PROTOKÓŁ

• Sporządzenie roztworów o

odpowiednich stężeniach

• Izolacja komórki nerwowej z

materiału biologicznego

• Podłączenie elektrod

PIERWSZE

DOŚWIADCZENIE

WPŁYW ZMIAN PRZEWODNOŚCI

BŁONY NA CZĘSTOTLIWOŚĆ

• Stężenie roztworów: 1 Na

+

; 1 K

+

• Czas trwania bodźca: 500ms
• Siła bodźca: 10 – 55 pA/cm2
• Badana cecha: liczba potencjałów

czynnościowych

1. Umieszczenie komórki w

roztworze o fizjologicznym
gradiencie jonów (Na

+

i K

+

)

2. Podłączenie elektrod i

oscyloskopu

3. Stymulacja bodźcem
4. Obserwacja i zapis wyników

SIŁA BODŻCA
[pA/cm2]

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

LICZBA

POTENCJAŁÓW
CZYNNOŚCIOWY

CH

CZĘSTOTLIWOŚ
Ć [Hz]

DRUGIE

DOŚWIADCZENIE

WPŁYW GRADIENTU STĘŻEŃ NA

CZĘSTOTLIWOŚĆ

• Czas trwania bodźca: 500 ms
• Siła bodźca: 50pA/cm2
• Badana cecha: liczba potencjałów

czynnościowych

• Stężenie roztworów:

0,4 – 2,1 Na

+

; 1 K

+

0,1 – 1,8 K

+

; 1 Na

+

1. Umieszczenie komórki w roztworze

o określonym gradiencie jonów
(Na

+

i K

+

)

2. Podłączenie elektrod i oscyloskopu
3. Stymulacja bodźcem
4. Powtórzenie powyższych etapów z

użyciem kolejnego roztworu

5. Obserwacja i zapis wyników

STOSUNEK Na

+

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

LICZBA
POTENCJAŁÓW

CZYNNOŚCIOWY
CH

CZĘSTOTLIWOŚ

Ć [Hz]

STOSUNEK Na

+

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

2,1

LICZBA
POTENCJAŁÓW

CZYNNOŚCIOWY
CH

CZĘSTOTLIWOŚ

Ć [Hz]

STOSUNEK K

+

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

LICZBA

POTENCJAŁÓW
CZYNNOŚCIOWY

CH

CZĘSTOTLIWOŚ

Ć [Hz]

STOSUNEK K

+

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

LICZBA
POTENCJAŁÓW

CZYNNOŚCIOWY
CH

CZĘSTOTLIWOŚ

Ć [Hz]

TRZECIE DOŚWIADCZENIE

WPŁYW OBU ZMIENNYCH NA CZĘSTOTLIWOŚĆ

• Czas trwania bodźca: 500 ms
• Badana cecha: liczba potencjałów czynnościowych

X Y

10

20

30

40

50

Na

+

: 0,5/K

+

: 1

Na

+

: 1/K

+

: 1

Na

+

: 1,5/K

+

: 1

Na

+

: 1/K

+

: 0,5

Na

+

: 1/K

+

: 1

Na

+

: 1/K

+

: 1,5

X – gradient
stężeń
(stosunek
stężenia
jonów w
środowisku
zewnątrzkomó
rkowym do
środowiska
wewnątrzkom
órkowego)
Y – siła
bodźca
działającego
na błonę
[pA/cm2]

WYNIKI- DOŚWIADCZENIE I

SIŁA BODŻCA

[pA/cm2]

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

LICZBA

POTENCJAŁÓW

35

40

44

48

51

53

56

58

59

62

CZĘSTOTLIWOŚ

Ć [Hz]

70

80

88

96

102

106

112

116

118

12

4

WYNIKI- DOŚWIADCZENIE

IIA

STOSUNEK K

+

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

LICZBA
POTENCJAŁÓW

63

61

60

59

59

58

59

57

58

CZĘSTOTLIWOŚ
Ć [Hz]

126

122

120

118

118

116

118

114

116

STOSUNEK K

+

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

LICZBA
POTENCJAŁÓW

59

61

62

63

64

64

65

66

67

CZĘSTOTLIWOŚ
Ć [Hz]

118

122

124

126

128

128

130

132

134

STOSUNEK Na

+

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

LICZBA
POTENCJAŁÓW

56

57

58

59

59

59

59

60

61

CZĘSTOTLIWO
ŚĆ [Hz]

112

114

116

118

118

118

118

120

122

STOSUNEK Na

+

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

2,1

LICZBA
POTENCJAŁÓW

61

61

61

61

61

61

61

61

62

CZĘSTOTLIWO
ŚĆ [Hz]

122

122

122

122

122

122

122

122

124

WYNIKI – DOŚWIADCZENIE IIB

WYNIKI- DOŚWIADCZENIE III

X
Y

10

20

30

40

50

Na

+

: 0,5/K

+

:

1

-

41

48

53

57

Na

+

: 1/K

+

: 1

35

44

51

56

59

Na

+

: 1,5/K

+

:

1

37

46

52

57

61

Na

+

: 1/K

+

:

0,5

-

42

49

54

59

Na

+

: 1/K

+

: 1

35

44

51

56

59

Na

+

: 1/K

+

:

1,5

42

50

54

61

64

X – gradient stężeń (stosunek stężenia jonów w środowisku
zewnątrzkomórkowym do środowiska
wewnątrzkomórkowego)
Y – siła bodźca działającego na błonę [pA/cm2]

DYSKUSJA

DOŚWIADCZENIE I

Refrakcja bezwzględna

Refrakcja względna

WNIOSEK: Im większa siła bodźca,

tym szybciej powstanie kolejny
potencjał czynnościowy.

DOŚWIADCZENIE IIA

FAZA I

DOŚWIADCZENIE IIA

FAZA I – WNIOSEK

Wraz ze wzrostem stężenia jonów
potasowych w płynie
zewnątrzkomórkowym aż do uzyskania
wartości fizjologicznej, zmniejsza się
liczba występujących kolejno po sobie
potencjałów czynnościowych w
określonym czasie - spadek
częstotliwości.

DOŚWIADCZENIE IIA

FAZA II

DOŚWIADCZENIE IIA

FAZA II

Równanie Nernsta

DOŚWIADCZENIE IIA

Gradient stężeń jonów K+
=1.3

Gradient stężeń jonów K+
=1.8

DOŚWIADCZENIE IIA

FAZA II – WNIOSEK

Wraz ze wzrostem stężenia jonów
potasowych w płynie
zewnątrzkomórkowym powyżej wartości
fizjologicznej, wzrasta liczba
występujących kolejno po sobie
potencjałów czynnościowych w
określonym czasie – wzrost
częstotliwości.

DOŚWIADCZENIE IIB

WNIOSEK

Im większe stężenie jonów
sodowych w płynie
zewnątrzkomórkowym, tym większa
liczba występujących kolejno po sobie
potencjałów czynnościowych w
określonym czasie - wzrost
częstotliwości.

 

DOŚWIADCZENIE III

X
Y

10

20

30

40

50

Na

+

: 0,5/K

+

:

1

-

41

48

53

57

Na

+

: 1/K

+

: 1

35

44

51

56

59

Na

+

: 1,5/K

+

:

1

37

46

52

57

61

Na

+

: 1/K

+

:

0,5

-

42

49

54

59

Na

+

: 1/K

+

: 1

35

44

51

56

59

Na

+

: 1/K

+

:

1,5

42

50

54

61

64

X – gradient stężeń (stosunek stężenia jonów w środowisku
zewnątrzkomórkowym do środowiska
wewnątrzkomórkowego)
Y – siła bodźca działającego na błonę [pA/cm2]

DOŚWIADCZENIE III

WNIOSEK

Przy różnych gradientach stężeń
jonów, bodziec o tej samej sile
wywołuje różną częstotliwość.
Niezależnie od gradientu stężeń,
wzrost siły bodźca powoduje wzrost
częstotliwości.

Bibliografia

Dziękujemy za uwagę!

GRUPA V

Agata Ornowska

Monika Osajca

Magdalena Poteraj

Magdalena Pożarska

Katarzyna Więckiel

WYJAŚNIENIE

1. POMIARY
Skala: 500ms
Długość bodźca: 200ms

2. POMIARY
Skala: 1000ms
Długość bodźca: 500ms