1) מבוא Proprioceptors הם נוירונים לזהות עמדה כיוון משותף, מהירות, למתוח את השרירים. הפרופריוספציה היא שיטת חושית ייחודית, משום proprioceptors הם interoceptors וגירויים תחושה בתוך הגוף במקום מהעולם החיצון. במערכת החולייתנים, נראה כי רבים של המפרק ואת הקולטנים מתח אינם נחוצים כדי לזהות מידע פרופריוצפטיביות ברוטו. Annulospiral ו flowerspray (קצות העצבים החושית) הקולטנים על סיבי השריר הוכחו על ידי אבלציה, כמו גם מחקרים הרטט ואת הרדמה להיות שתי הקבוצות קולטן חיוני הדרוש הפרופריוספציה (Burgess et al. לסקירה, 1982). עם זאת, ראוי לציין כי קיים מידע מיותר שנאספו על ידי קולטנים אחרים, כגון אלה במפרקים, המשמשים לבקרת קנס של תנועות. פרוקי רגליים כמו החוליות יש איברים לידי ביטוי. לכן, אין זה מפתיע כי proprioceptors תיאר חוליות יש עמיתיהם הגפיים והמפרקים arthropod. הסידור האנטומי של איברים chordotonal ב סרטנים מאפשר ניתוח של כל נוירון יחיד על פי הפונקציה. בנוסף, שאלות התפתחותיות ניתן לטפל כחיה גדל או כאשר החיה מחדש איבר (קופר גובינד, 1991; הרטמן קופר, 1993). כמה איברים chordotonal משותף סרטנים מכילים מאות עצב סנסורי עיקרי (קופר, 2008) ו הנוירונים האלה לפקח היבטים חלוקה את מגוון תנועות ותנוחות של המפרק. המערכת הפרופריוצפטיבית פחות מורכב של ניטור תנועות המפרק עמדות הוא קולטן שרירים ואיברים (MROs) בבטן של סרטנים (אקרט, 1961a, b; מקארתי מקמילן, 1995). מכניים ב MROs הבטן סרטנים transduce גירוי למתוח את קצות החושים, מוטבע שריר, לתוך פוטנציאל קולטן מדורגים. כאשר הפוטנציאל עולה על הסף, פוטנציאל הפעולה תגרום בבסיס האקסון. זה מה מוגדר, המכונה "באתר של ספייק חניכה" בנוירוביולוגיה. במערכת זו בגוף התא מתגורר הפרד קרוב לשריר זה צגים. שני סוגים שונים של קולטני מתיחה קיימים במערכת זו חושית: לאט, הסתגלות קולטן במהירות, הסתגלות. הפעילות תלויה בעוצמת למתוח את מכני. מערכת MRO ב סרטנים משול כישור השריר intrafusal ביונקים ואת השרירים גם יש שליטה efferent לשמור על הטבע מתוח של השרירים כפי הידוע השרירים intrafusal ביונקים. כישור השריר עצב סנסורי אצל יונקים הם מאתגרים לחקור electrophysiologically בגלל האופי קטן של קצות חושית. קשה גם לאתר את המיקום של הגופים תא גנגליון השורש הגבי על קצות הפריפריה שלהם. לשם השוואה, נוירונים MRO ב סרטנים הם נגיש עבור אלקטרודות תאיים ו תאיים עבור הקלטות ארוך טווח. גופי התא של הנוירונים MRO חושית הם גדולים יחסית (5-10 מיקרומטר קוטר). עצב סנסורי שימשו גם כמודל בהתמודדות איך "למתוח מופעל" ערוצי בתפקוד הנוירונים, תזרים יוניים, ערוץ הפצה, וצפיפות של עצב סנסורי (Brown et al, 1978;. Edwards et al, 1981;. Erxleben, 1989; האנט et al, 1978;. Purali ו Rydqvist, 1992; Rydqvist ו Purali, 1991; Rydqvist ו Swerup, 1991; Cooper et al, 2003).. השילוב של הקלט החושי מן MRO במגזר אחד יכול להשפיע על חלקים אחרים סמוכים (אקרט, 1961a, b). ישנם כמה דיווחים על אפנון של הקלט החושי מן MRO (פסטור ו מקמילן, 1990;. Cooper et al, 2003). אפנון של מעגלים עצביים הוא אזור עשיר לחקירות העתיד של מדע בסיסי והכנת הזה יכול לשמש כבסיס ביונקים עבור יישומים עתידיים, פוטנציאל של מיתרי השדרה של בעלי חוליות (Rossignol et al, 2001, 2002;. Donnelan, 2009) 1.1) תוצאות הלמידה בניסוי זה במעבדה, אחד יהיה לנתח בטן סרטנים וללמוד את האנטומיה הקשורים לפיזיולוגיה של MRO. אחת ילמדו כיצד לפקח על הפעילות העצבית עם הקלטות תאיים ולהשתמש ציוד אלקטרו משותף. אחת יהיה הגרף ולפרש את הנתונים שהתקבלו על בסיס הגירוי החושי שסופק. גירוי חושי ינוע בין עמדות סטטיות, כמו גם הדינמיקה של תנועות במגזר במעקב. אחת יעסוק את הקונספט של הפרופריוספציה במערכת זו חושי ומשמעותו. עיבוד חושי יהיה שנצפה בסדרה של ניסויים. המשמעות, כמו גם את מנגנון פוטנציאל מאחורי adaption חושית יטופלו על ידי התלמידים. 2) שיטות 2.1) חומרים <oאני> פאראדיי קייג' Micromanipulator יניקה אלקטרודה הביתור מיקרוסקופ עוצמת הפנס גבוהה (מקור האור) מיקרוסקופ רציף AC / DC דיפרנציאלי מגבר (AM דגם מערכות בע"מ 3000) PowerLab 26T (מכשירים לספירה) ראש הבמה LabChart 7 (ADI מכשירים, קולורדו ספרינגס, קולורדו, ארה"ב) סרטן הנהרות מלוחים (מ"מ: 205 NaCl, KCl 5.3, 13.5 CaCl 2 .2 H 2 O, 2.45 MgCl 2 0.6 H 2 O; 5 HEPES מותאם pH 7.4) מתילן כחול: זה עשוי סרטנים מלח בריכוז של 0.25% Sylgard מנות מצופה (Dow Corning, אלסטומר 184 SYLGARD ערכת סיליקון;. Dow Corning Corporation, Midland, MI ארה"ב) הביתור כלים חרקים סיכות 2.2) הגדרת איור 1: ציוד להגדיר הגדרת את כלוב פאראדיי. המיקרוסקופ, הפנס בעוצמה גבוהה, micromanipulator, ואת אמבטיה מלוחים הכול יהיה להקים בתוך הכלוב (כלוב פאראדיי משמש לחסום שדות חשמליים חיצוניים שעלולה להפריע הקלטה החשמל). הגדרת את המיקרוסקופ במצב שבו הוא משקיף על הבמה מיקרוסקופ. מקם את הפנס בעוצמה גבוהה בעמדה נוחה. הכן אמבט מלחים באמצעות מי מלח סרטנים בצלחת Sylgard ולמקם אותו תחת המיקרוסקופ (זה המקום שבו את הבטן סרטנים גזור יוצב). מקם את micromanipulator במצב שבו את האלקטרודה יניקה יש גישה קלה באמבטיה מלוחים. יניקה מלח עד שהוא נמצא בקשר עם חוט כסף בתוך האלקטרודה יניקה. מסדרים את חוט השני בצד לחתוך את האלקטרודה יניקה סמוך לקצה האלקטרודה, כך חוטים הן יהיו במגע עם אמבט מלחים. חבר את מגבר AC / DC דיפרנציאלי (מגבר) אל 26T מעבדת חשמל. לעשות זאת על ידי חיבור כבל מתאים מתוך קלט 1 על 26T PowerLab את הפלט על המגבר. מכשיר שולט מגבר יש להגדיר את ההגדרות הבאות: גבוהה Pass-DC Notch Filter-OFF Low Pass-20kHz קיבולת Comp .- נגד כיוון השעון DC Offset פיין קורס ידית נגד כיוון השעון DC אופסט (+ OFF-) – OFF רווח הידית-50 קלט (הבדל MONO GND) – הבדל MODE (Stim-GATE-REC) – REC ΩTEST-OFF חבר את השלב הראש של קלט בדיקה "על המגבר. חבר את חוטי חשמל מן האלקטרודה יניקה לשלב את הראש. החוטים צריכים להיות קשורים עם אדום (חיובי) בפינה השמאלית העליונה, ירוק (הקרקע) באמצע, שחור (שלילי בתחתית. זה מופיע באיור 2. תיל הקרקע יכול פשוט לשים באמבטיה מלוחים. איור 2: בשלב תצורת ראש עכשיו לחבר את כבל ה-USB 26T PowerLab אל המחשב הנייד. ודא כי הן את למגבר ו PowerLab26T מחוברים ומופעל לפני פתיחת LabChart7 במחשב. פתח LabChart7. תיבת ברוך LabChart מרכז יופיע פתוח. סגור אותו. לחץ על הגדרת לחץ על הגדרות הערוץ. שינוי מספר ערוצים 1 (השמאלית התחתונה של תיבת) לדחוף אישור. בפינה השמאלית העליונה של התרשים להגדיר את מחזורים בשנייה כ 2k. הגדר את וולט (ציר y) כ 500 או 200mv. לחץ על ערוץ 1 בצד ימין של התרשים. לחץ על מגבר קלט. ודא שהגדרות: single-ended, ac יחד, וגם להפוך (הופך את האות אם יש צורך), אנטי כינוי, נבדקות. כדי להתחיל לחץ להתחיל בהקלטה. 2.3) Dissection סרטן הנהרות (Procamarus כלארקיי) מדידה 6-10 ס"מ אורך הגוף צריך להיות ממוקם כבר על הקרח כדי להרדים את החיה לפני לנתיחה מתחיל. החזק את סרטנים הרדים מאחור ציפורניים ביד אחת. במהירות, לחתוך מתוך ארובת העין לאמצע הראש משני הצדדים, ולאחר מכן לערוף את סרטנים (הערה: את הדם הכנה יהיה דביק כאשר הוא מתייבש, אז לשטוף את הכלים כאשר הושלם). איור 3: עריפת ראש של סרטנים לאחר סרטנים הוא נערף, לחתוך בין בית החזה והבטן (זנב) בצד הגחון. זה צריך להיות קל להפריד את הבטן מהחזה. הערה: אם סרטנים הוא זכר, לחתוך את stylETS (חלקי הרבייה של הגבר) מעל לפני להפריד את הבטן ואת בית החזה. (המוצג באיור למטה 4A). איור 4: בידוד של הבטן מקום אחד להב המספריים בתוך הבטן, ועם טיפים מספריים הצבעה מן ההכנה, לחתוך לאורך הגבול לרוחב. חזרי על הפעולה בצד השני. איור 5: דיסקציה האורך של הבטן קח את הקצה האחורי של פינצטה (# 3) לדחוף את השרירים ואת מערכת העיכול מן הצד הגבי של התכשיר. הקפד לא לדחוף כלפי מטה על השרירים. גזור לאורך הצלע (לרוחב לצד לרוחב) האחרון כדי להסיר את הצד הגחוני של הזנב. איור 6: הסרת החלק הגחוני של הבטן Emerge הכנת ב סרטנים מלוחים (פתרון ואן שונה של Harreveld). כאשר מסתכלים על הכנת מתחת למיקרוסקופ, השריר העמוק extensor המדיאלי (DEM) יכול להיות ממוקם על ידי הסיבים שלה מעוות בסליל, ואת השרירים extensor עמוק לרוחב, עם סיבים ליניארי ניתן להבחין (ראו תרשימים נספח 1 & 2). Two המקום סיכות באזור midsagittal בחלק דיסטלי של הבטן בין השרירים DEM על הצלעות הראשון והשני (איור 7). איור 7: אבטחת כהכנה ההקלטה עצב המכיל את העצבים התחושתיים MRO. העצב חבילות אשר ישמשו להקליט לרוץ בשולי לרוחב ליד לציפורן (איור 7). (זה עשוי להיות נחוץ כדי לפוצץ על הכנת או טיפה מלוחים לאמבטיה באמצעות טפטפת כדי לאתר את העצב על ידי התנועה שלה) הערה: כל קטע בטן יש שני סטים של MROs במהירות לאט, התאמת hemisegments על ימין ועל שמאל. החבילות העצב הקשורים לרוץ בשולי לרוחב ליד לציפורן. זהו צרור עצב אחד יהיה הקלטה מ. אחד לא יוכל להציג את MROs כי הם נמצאים תחת DEL1 ו 2 השרירים (איורים נספח 1 & 2). איור 8 מספק סקירה של והניתוחים להתבצע על מנת לבודד את הבטן. איור 8: סקירה כללית של דיסקציה לבודד את הבטן. B, ו-C הם שורה של צעדים לשלוף את סרטנים. 3) תוצאות 3.1) הקלטה התגובות כללית המתקבלים לאט במהירות, תוך התאמת MROs מתיחה ושמירה למתוח מתוארים באיור 9. בתרגיל זה יהיה הקלטה מ MROs שניהם יחד האקסונים שלהם כלולים בחבילה את אותו עצב. איור 9: סרטנים יש שני סוגים של נוירונים MRO. Phasic, אשר מעוצבבים על ידי מהיר אקסונים המנוע, ואת טוניק אשר מעוצבבים על ידי אקסונים מנוע איטי. (א) כאשר הקולטן טוניק מגורה זה לאט מסתגל הגירוי וממשיכה דפוס ירי בלתי פוסק של פוטנציאל פעולה. (ב) כאשר הקולטן phasic מגורה הוא מסתגל במהירות לגירוי ויורה רק דפוס קצר הפוטנציאלים לפעולה. העצב כל אשר מכיל נוירונים מוטוריים חושי מוקלט מ (איור 10). אולם אחד לא רק לזהות את עצב סנסורי כמו כונן המנוע כבר ניתק מן העצב בחוט הגחון של החיה. איור 10: צרור עצב להישאב לתוך האלקטרודה ההקלטה. (א) העצב חינם מוצג צף על פני הבטן גזור. (ב) מתאר את צרור עצבים היניקה פלסטיק אלקטרודה קרוב העצב. (ג) העצב סגמנטלי נמשך לתוך האלקטרודה יניקה, אשר התווה בכחול. אחת עכשיו הוא מוכן להקליט את התגובות חשמל MROs. מניחים את הכנה מתחת להיקף לנתיחה ולהכין את ערכת הקלטה למעלה. הקרקע חשמלית האמבטיה ידי הצבת חוט כסף כלורי באמבט הקרקע ואת הקצה השני לקרקע משותפת. הערה: לפעמים זה יכול לגרום לרעש חשמל במהלך ההקלטה. אם זה יקרה לא ארצה אמבטיה. השתמש במיקרוסקופ כדי למצוא את העצב שיירשמו הערה: חפשו את הקטע עם העצב הנגיש ביותר. העצב הוא לבן, ניתן לראות באמצעות פיפטה לרסס מלוחים סביב העצב או על ידי הנושב על הכנת. זה גורם עצב לנוע ומקלה לזהות. עכשיו העצב זוהה המקום אלקטרודה יניקה מן micromanipulator ישירות על העצב (איור 10). משוך בעדינות על המזרק כדי לצייר את העצב לתוך האלקטרודה (אפשר לראות את העצב נשאב לתוך האלקטרודה עם השימוש של המיקרוסקופ). לחץ על כפתור להתחיל Labscope7. באמצעות פינצטה בעדינות להזיז את הזנב של סרטנים למעלה ולמטה 180-45 ו – 90 זוויות. שים לב להבדל בין הקלטות בזווית כל שונים. (כאשר משנים את המיקום של הזוויות לוודא לציין את השינויים זווית עם הפעילות העצבית רלוונטיים על המסך. ניתן לעשות זאת באמצעות סמן להיות תגובה בתוכנה.) הקלט את תנועות בתגובה תנועות סטטי שונים בתרשים להלן. החזק את הזנב סרטנים ב 45 מעלות למשך חמש עשרה שניות. דחוף לעצור על המסך LabChart7. שיא במספר הפוטנציאלים פעולה שהתרחשו במהלך בשנייה האחרונה נרשמה. החזק את הזנב סרטנים ב 45 מעלות למשך דקה אחת. דחוף לעצור על המסך LabChart7. שיא במספר הפוטנציאלים פעולה שהתרחשו במהלך בשנייה האחרונה נרשמה. הסבר: מסך תרשים מעבדה הוא הגרף זז כי הוא millivolts (ציר y) לעומת שניות (ציר x). הוא מודד כמה פוטנציאל פעולה להתרחש כמות מסוימת של זמן. זה גם מודד את המשרעת של וולט פוטנציאל כל פעולה או פוטנציאל בתחום תאי. המשרעת היא מדד יחסי, שניתן להשתמש בהם כדי לקבוע אם גודל שונים של תאי פוטנציאל פעולה רשמה נוכחים. פוטנציאל הפעולה נרשם על ידי פוטנציאל שדה תאית המכונה "ספייק". רחוק מן עצב קטן ספייק יהיה. רופפת יותר הולם על יניקה האלקטרודה קטן ספייק יהיה כמו הנוכחי הוא איבד את החותם עם התנגדות נמוכה סביב צרור העצבים ופתיחת אלקטרודה יניקה. תרשים 1: זווית (מעלות) # של פוטנציאלים פעולה 1 במקום השני אחרי 3 שניות # של פוטנציאלים פעולה 1 במקום השני אחרי 10 שניות 180 מעלות (שטוח) 45 ° 90 ° שאלות למחשבה בעת ביצוע הניסויים האלה הם: האם יש דפוס תגובה עקבית סיומת תנועות כיפוף של המפרק? איזה סוג של תגובות הם עוררו על ידי מצמיד או החזקת telson על עמדות קבועות שונים? האם בתגובה כי עקבי כאשר חזר? הפוך את רשימות מדוקדקות של סוגי התגובות שנצפו. אחרי שאתה מרוצה התצפיות שלך, להפיק תקליטים קבוע של פעילות זו על ידי לשמור את קבצי הנתונים. מרוצה ברגע עם תצפיות שביצעת בקטע 3, לעבור הקלטות נוספות של עצבים מגזרים 4 או 5 או בצד השני של קטע 3 לקיים את הפעילות. אחת ייתכן שתרצה לקבוע אם neuromodulators (octopamine, סרוטונין proctolin) או תרכובות אחרות או הרכב שונה באופיו יוניים של תמיסת מלח מייצר תגובות מגוונות מאלה שהושגו מלוחים המוגדר. 3.2) מכתים עם מתילן כחול אחת עשויים להיות מסוגלים לנתח את השריר (ראו נספח) כדי להציג את MROs עם טכניקה מכתים. קח את הכנת ושופכים החוצה מלוחים סרטנים. המקום כ 5 של פתרון ה-MLS מתילן כחול לתוך ההכנה לערבל בעדינות את המנה לכמה דקות. ואז לשפוך הכחול מתילן עודף לתוך מיכל פסולת ויוצקים מלוחים טריים על ההכנה. עכשיו במקום צלחת תחת מיקרוסקופ כדי להתחיל לנתח את השריר כדי לראות את MROs. חותכים את קטע לאורך הצלע (לרוחב midsagittal) על ידי הצבת חלק אחד של המספריים מתחת לשריר ומושך למעלה כפי שאתה לחתוך לאורך השריר. לאחר DEL 1 ו -2 השרירים נחתכות ואז לקלף בחזרה את השריר ואת שכבה דקה של השריר (SEM) יש לשים לב. MROs הם שני האחרונים סיבים המדיאלי שוכב במקביל שריר הסליל (איור 11). "Alt =" איור 11 "/> איור 11: סכמטית של קטע בטן מדגים את קבוצות השרירים (א) ו הכנה מוכתם מתילן כחול (B) מסייעת להתוות את קבוצות השרירים כהכנה ללא פגע. השטח המתואר מוצג B עם נוף מוגדלת. ב B, DEL1 ו 2 קבוצות שרירים לא לחתוך כפי שמוצג במחצית התחתונה של סכמטית כפי שמוצג א עבור תרגילים סטודנט שאפשר לרצות להביא את התלמידים לענות על השאלות הבאות: מהו קולטן interoceptive? איך קולטנים interoceptive להתייחס proprioceptors? הסבר הסתגלות חושית איך זה יכול להתייחס במעבדה זו. מהי החלוקה טווח? מה זה לאפשר מערכת העצבים המרכזית לעשות? האם הנוירון שהקלטת נוירון סוג phasic או טוניק? למה? (רמז: מה היית להניח את פעילות הנוירון המוטורי ייראה ביחס לפעילות נוירון חושי בתוך חיה ללא פגע) על דף נפרד נייר לצייר גרף של זווית הזנב סרטנים לעומת התדירות של AP. הסבירו כל מגמה שאולי אתה להתבונן בגרף