Negli ultimi anni, elettrofisiologia cellulare è evoluto dal paradigma tradizionale anello aperto impiegata in esperimenti di tensione e corrente clamp protocolli a circuito chiuso moderni. La tecnica a circuito chiuso più noto è forse il morsetto dinamica ^6,7, che ha permesso l'iniezione sintetica dei canali ionici artificiali voltaggio-dipendenti per determinare il potenziale di membrana neuronale ^8, lo studio approfondito degli effetti della non-deterministico sfarfallio on canali ionici sulla dinamica di risposta neuronale ^9, così come la ricreazione in vitro di realistico in vivo- come attività di fondo sinaptica ^10.

Altri paradigmi a circuito chiuso che sono stati proposti includono il morsetto reattiva ^11, per studiare in vitro la produzione di attività persistente di auto-sostenuta, e la risposta serrare ^4,12, per studiare i meccanismi cellulari alla base eccitabilità neuronale.

ontent "> Qui si descrive un quadro potente che permette l'applicazione di una serie di anello chiuso protocolli elettrofisiologici nel contesto di cellule intere registrazioni di patch clamp effettuate in fettine di cervello acuto. Mostriamo come registrare potenziale di membrana somatica mediante registrazioni di patch clamp in neuroni piramidali della corteccia somatosensoriale di ratti giovani e di applicare tre diversi protocolli a circuito chiuso con LCG, un software toolbox basato su riga di comando sviluppato nel laboratorio di Neurobiologia e Teorica Neuroengineering.

Brevemente, i protocolli descritti sono, in primo luogo l'iniezione automatica di una serie di forme d'onda di corrente morsetto stimolo, rilevanti per la caratterizzazione di un grande insieme di proprietà di membrana attiva e passiva. Questi sono stati suggeriti per catturare il fenotipo elettrofisiologico di una cella in termini di proprietà di risposta ad una serie di forme d'onda stereotipata stimolo. Conosciuta come la e-codice di un cellulare (ad esempio, vedere & #160; ^13,14), una raccolta di risposte elettriche è utilizzato da diversi laboratori di classificare oggettivamente neuroni sulla base delle loro proprietà elettriche. Questo include l'analisi del rapporto di trasferimento ingresso-uscita stazionario (curva fI), con una tecnica innovativa che coinvolge il circuito chiuso, controllo in tempo reale della frequenza di scarica attraverso un (PID) regolatore proporzionale-integrale-derivativo , secondo la ricreazione realistica in vivo -come sfondo sinaptica de preparati in vitro ¹⁰ e, terzo collegamento artificiale in tempo reale dei due neuroni piramidali registrati simultaneamente mediante un interneuroni GABAergico virtuale, che viene simulato dal computer.

Inoltre, LCG implementa la tecnica nota come attivo elettrodo di compensazione (AEC) ^15, che consente di implementare protocolli clamp dinamico utilizzando un singolo elettrodo. Questo consente di compensare gli effetti indesiderati (unrtifacts) dell'elettrodo di registrazione che sorgono quando viene utilizzato per la distribuzione di stimoli intracellulari. Il metodo si basa su una stima non parametrica delle proprietà elettriche equivalenti del circuito di registrazione.

Le tecniche e protocolli sperimentali descritti nel presente documento possono essere facilmente applicati in convenzionale tensione a circuito aperto e gli esperimenti clamp attuali e possono essere estesi ad altri preparati, come extracellulare ^4,16 o registrazioni intracellulari in vivo ^17,18. L'attento assemblaggio del setup per patch clamp cellula intera elettrofisiologia è un passo molto importante per la stabilità, registrazioni di alta qualità. Nel seguito si assume che un tale apparato sperimentale è già disponibile per lo sperimentatore, e focalizziamo la nostra attenzione sulla descrizione dell'utilizzo di LCG. Il lettore è puntato a ^19-22 per ulteriori suggerimenti circa l'ottimizzazione e il debugging.