内容发布更新时间 : 2024/12/27 17:23:43星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

电生理膜片钳技术教学中的一些心得

电生理学是生理学的一个分支，是一门研究生物细胞或组织的电学特性的科学。主要研究对象包括细胞膜电势变化、离子通道的性状、跨膜电流的调节以及可兴奋性细胞的动作电位等。电生理学研究中，主要利用物理学的研究方法来探讨生物学问题，最核心的手段就是用膜片钳放大器进行生物电信号的检测。这是一类比较“专家向”的设备，因此必须开设专门的课程对学生进行深入的膜片钳相关技术的教学，使其在科研过程中少走弯路，顺利的开展工作。

膜片钳技术属于物理学和生物学的交叉学科，教学难度较大，在实际教学过程中需要注意一些与传统生命科学课程不同的问题。

1 合理融会多种相关教材

目前在我国发行的膜片钳技术相关教材主要有康华光版、陈军版、刘振伟版三种，各有其不同的侧重点，但都不是非常适合用于膜片钳技术教学课程。康华光版教材侧重于对膜片钳硬件结构的解析，更多的是对膜片钳电路原理方面的描述，比较少地对具体实验内容给出指导，学生容易对诸多的电学原理产生抵触情绪；陈军版教材侧重于生命科学实验教学，比较少涉猎放大器工作原理类内容，也不利于学生对膜片钳技术的深刻理解；刘振伟版教材对硬件相关原理和生命科学实验相关都有比较深入的探

讨，但是内容较为繁杂，学生比较难于把握，并且其中掺杂大量类似于Axon公司产品说明书翻译的内容，并不适合所有用户。笔者认为，在实际教学中，可以用陈军版或刘振伟版中宏观的与生命科学具体实验相关的内容为蓝本，添加对实际工作有比较大促进作用的仪器相关知识，如：如何选择合适的反馈电阻、如何排除外界干扰信号等。而对于一些针对特别具体实验的内容，如怎样制备大鼠脑片、怎样进行海马脑片记录、怎样在新生大鼠离体脑干――脊髓标本上进行实验等，则不必列入课程范围内，因为在学生可以查找到的文献中有更新、更完备、更切合实际工作的方法，不需要在课堂上进行这些内容的训练。我们课程的宗旨是让学生理解膜片钳系统的工作原理，并指导其将具体实验与放大器原理结合起来进行科研工作，而非手把手地进行实验方法教学，何况这些教科书上的实验方法很容易被时间所淘汰。至于教材中关于如何连接数模转换线路、如何使用某一种采集软件的内容，也不必列为教学内容。因为这些都是在仪器说明书中所包含的内容，并且随着设备的更新换代会有所改变，学生可以通过阅读说明书来获得更准确的信息。 2 针对学生的特点因材施教

进行膜片钳技术学习的学生绝大多数为理科背景主修生命科学或者医科背景主修医学方面的学生。这些学生的工科知识很薄弱，比较难于理解膜片钳放大器系统是如何进行工作的。因此在教学过程中，不必强求其理解放大器的工作原理，如：膜片钳

放大器是如何降低噪声？为什么要采用多阶低通滤波？这些问题比较枯燥，没有接触过电学方面课程的学生容易失去兴趣，只需要他们掌握大致的概念即可，即为什么要滤波，低通滤波的优点和缺点是什么，并用滤波前后的具体数据进行比较。再有比如噪声的分类方式及其计算公式，不必过分深入，只需要学生掌握可以降低噪声的手段即可，如在电极尖端涂覆树脂、减少内液使用量等。但有必要对他们强化跟电生理学测量相关的放大器方面知识，如：P/N漏减（P/N leak substraction）这个知识点，就不可这样一带而过，而是需要明确P/N 漏减功能是怎样实现的？为什么要进行P/N漏减操作？这里需要注意的是，要采用更合适理科背景学生理解的方式进行教学。如果参照传统课本中的模式，先提出P/N漏减的概念，再给出计算方法，最后提出应用范围，往往收不到良好的效果，因为学生已经陷入繁杂的理论体系中。这时应该改换一种模式，首先拿出尚未进行P/N漏减的膜片钳数据如钠离子电流数据和标准的文献中的做比较，再告诉学生，产生这样数据差距的原因，主要是因为线性被动反应电流导致也就是通常所说的漏电流导致的。接下来对P/N漏减模式进行详细解释：给出细胞电生理等效模式图，指出当细胞膜内外电压差发生变化时，细胞作为电路中的等效电阻电容并联体系，其电阻会有电流通过，电容会有充放电反应，也就是产生了电阻电流和电容电流，对于这种电流干扰，是不能简单地通过平移曲线来消除其影响，因此需要引入P/N漏减的方法，在向细胞给出幅度