전기생리학

Electrophysiology

Electrophysiology (from Greek ἥλεκτ, ēlektron, "amber" [see the etymology of "electron"]; φύσις, physis, "nature, origin"; and -λογία, -logia) is the branch of physiology that studies the electrical properties of biological cells and tissues.전압 변화나 전류 측정 또는 단일 이온 채널 단백질에서 심장과 같은 전체 장기에 이르는 다양한 척도의 조작을 포함합니다.신경과학에서는 뉴런의 전기적 활동, 특히 활동전위활동의 측정을 포함한다.뇌파 촬영과 같은 신경계로부터의 대규모 전기신호의 기록은 전기생리학적 [1]기록이라고도 할 수 있다.전기 진단 및 모니터링에 유용합니다.

전류 클램프(Current Clamp)는 전기생리학에서 일반적인 기술입니다.이것은 전류 주입에 의해 탈분극된 뉴런 발화의 전세포 전류 클램프 기록입니다.

정의 및 범위

고전적인 전기생리학 기술

원리 및 메커니즘

전기생리학은 생물학적 조직의 이온(이온 전류) 흐름, 특히 이러한 흐름을 측정할 수 있는 전기 기록 기술에 광범위하게 관련된 생리학 분야입니다.고전적인 전기생리학 기술은 생체조직의 다양한 준비에 전극을 배치하는 것을 포함한다.전극의 주요 유형은 다음과 같습니다.

  1. 디스크 및 바늘과 같은 단순한 고체 도체(선단 또는 배열, 종종 팁을 제외하고 절연됨),
  2. 선단을 제외하고 절연된 프린트 회로 기판 또는 플렉시블 폴리머의 트레이싱 및
  3. 염화칼륨 용액 또는 다른 전해질 용액으로 채워진 유리 피펫과 같은 전해질로 채워진 중공 튜브.

주요 준비 사항은 다음과 같습니다.

  1. 살아있는 유기체(곤충에 포함),
  2. 절제된 조직(배양된 조직 또는 배양된 조직),
  3. 절제된 조직(배양 또는 배양)에서 분리된 세포,
  4. 인공적으로 성장한 세포 또는 조직 또는
  5. 상기의 잡종

신경 전기생리학은 신경계 내 생물학적 세포와 조직의 전기적 성질을 연구하는 학문이다.신경 전기생리학에서는 의사와 전문가들이 개인의 뇌 활동을 관찰함으로써 신경 장애가 어떻게 발생하는지를 판단할 수 있다.어떤 상황에서든 뇌의 어느 부분이 밝아지는 것과 같은 활동.전극의 지름이 충분히 작은(마이크로미터) 경우 전기생리학자는 팁을 단일 셀에 삽입하도록 선택할 수 있습니다.이러한 구성은 단일 세포의 세포 내 전기 활동을 직접 관찰하고 세포 내 기록을 가능하게 한다.하지만, 이러한 침습적 설정은 세포의 수명을 줄이고 세포막을 가로질러 물질의 누출을 일으킨다.전해질을 포함한 특수 성형(할로우) 유리 피펫을 사용하여 세포 내 활성을 관찰할 수도 있다.본 기술에서는 현미경 피펫 선단이 세포막에 압착되어 세포막의 유리와 지질 간의 상호작용에 의해 단단히 부착된다.피펫 내 전해질은 피펫 림으로 둘러싸인 작은 막 패치를 파열하기 위해 피펫에 부압의 펄스를 전달함으로써 세포질과 유체 연속성을 가질 수 있다(전체 셀 기록).또는 전해질 내의 외인성 모공형성제가 막패치에 삽입되도록 함으로써 패치를 '용기'함으로써 이온 연속성을 확립할 수 있다(용기 패치 기록).마지막으로 패치를 그대로 둘 수 있습니다(패치 기록).

전기생리학자는 팁을 단일 셀에 삽입하지 않도록 선택할 수 있습니다.대신 전극 선단은 세포외 공간에 연속적으로 남겨져 있어도 된다.팁이 충분히 작을 경우 이러한 구성을 통해 단일 단위 기록이라고 하는 단일 셀에서 활동 전위를 간접적으로 관찰하고 기록할 수 있습니다.조제 및 정확한 배치에 따라 세포외 배치는 멀티유닛 기록이라고 불리는 인접한 여러 세포의 활성을 동시에 포착할 수 있다.

전극의 크기가 커질수록 분해능은 감소한다.큰 전극은 국소 전위라고 불리는 많은 셀의 순 활성에만 민감합니다.임상 및 외과 신경 생리학자들이 사용하는 절연되지 않은 바늘과 표면 전극과 같은 더 큰 전극은 수백만 개에 달하는 세포 집단 내의 특정 유형의 동기 활동에 민감합니다.

다른 고전적인 전기생리학 기술에는 단일 채널 기록과 전류 측정이 포함됩니다.

신체 부위별 전기 그래픽 양식

일반적으로 전기생리학적 기록은 전기그래피(electro-+-그래피, "전기기록"에서)라고 불리기도 하며, 따라서 생성되는 기록은 전기그래피이다.그러나 전자사진이라는 단어는 다른 의미(전자사진 포함)를 가지며, 전기생리학적 기록의 특정 유형은 보통 전기 + [신체 부위 결합 형태] + - 그래피(약어 ExG) 패턴으로 구성되는 특정 이름으로 불린다.이와 관련, (다른 감각에는 필요하지 않은) 심전도라는 단어는 종종 심전도와 비슷하지만 (피부의) 비침습적 유도뿐만 아니라 (심장 내부에) 침습적 유도(intervasive lead)가 있는 심내전도의 특정한 의미를 가지고 있습니다.임상진단 목적을 위한 전기생리학적 기록은 전기진단 테스트의 범주에 포함된다.다양한 ExG 모드는 다음과 같습니다.

촬영장비 줄임말 신체 부위 임상 사용의 유병률
심전도 검사 심전도 또는 심전도 심장(특히 심장 근육), 피부 전극 포함(비침습적) 1: 매우 일반적인
전자애트리오그래피 EIG 심방 심근 3: 디폴트
전기 복도 조영 EVG 심실 심근 3: 디폴트
심내 심전도 EGM 심장(특히 심장 근육), 심장 내 전극 포함(침습적) 2: 공통점
뇌파 촬영법 뇌파 뇌(통상 대뇌피질), 두개외 전극을 가진 2: 공통점
전기 피질 조영 ECog 또는 iEG 뇌(특히 대뇌피질), 두개내 전극을 가진 2: 공통점
근전도 검사 EMG 몸 전체의 근육(통상 골격, 때로는 매끄러운) 1: 매우 일반적인
전기 적층법 EOG eye: 구면체 2: 공통점
전기 망막 조영 ERG eye: 특정 기능 2: 공통점
전자 안마그래피 엔진 눈: 각막 전위를 통해 2: 공통점
일렉트로팩토그래피 EOG 포유류의 후각 상피 3: 디폴트
전자안테노그래피 EIG 절지동물 더듬이의 후각 수용체 4: 임상적으로는 적용되지 않음
전기 코클레오그래피 ECOG 또는 EcochG 달팽이관 2: 공통점
전위 촬영법 에그 위평활근 2: 공통점
전기 위장관 조영법 EGEG 위와 장의 평활근 2: 공통점
전기 성문법 에그 성문 3: 디폴트
전기 지방 조영법 EPG 혀의 구개 접촉 3: 디폴트
전기 동맥 조영법 EIG 피부를 통해[2] 검출된 스트리밍 전위를 통한 동맥류 3: 디폴트
전자 표층 촬영 EBG 눈꺼풀 근육 3: 디폴트
전자 피부 조영 EDG 피부. 3: 디폴트
전자 히스테로그래피 EHG 자궁 3: 디폴트
전기 신경 조영법 ENeG 또는 ENoG 신경 3: 디폴트
전기 공압법 EPG 폐(동작) 3: 디폴트
일렉트로스피노그래피 ESG 척수 3: 디폴트
일렉트로보머그래피 EVG 보메로나소르간 3: 디폴트

광학 전기생리학 기술

광학 전기생리학 기술은 고전 기술의 주요 한계 중 하나를 극복하기 위해 과학자들과 엔지니어들에 의해 만들어졌습니다.고전적 기법을 사용하면 조직 볼륨 내의 약 단일 지점에서 전기적 활동을 관찰할 수 있습니다.고전적인 기술은 분산된 현상을 특이하게 한다.생체 전기 활동의 공간 분포에 대한 관심은 전기 또는 화학 환경에 반응하여 빛을 방출할 수 있는 분자의 개발을 촉진했다.전압에 민감한 염료와 형광 단백질을 예로 들 수 있다.

이러한 화합물을 관류, 주입 또는 유전자 발현을 통해 조직에 도입한 후 전기활동의 1차원 또는 2차원 분포를 관찰하여 기록할 수 있다.

세포내 기록

세포내 기록은 세포막을 가로지르는 전압 및/또는 전류를 측정하는 것을 포함한다.세포내 기록을 하기 위해서는 막전위를 측정할 수 있도록 미세한 (선명한) 미세전극의 끝을 세포내에 삽입해야 한다.일반적으로 건강한 세포의 휴지막 전위는 -60 ~ -80 mV이며, 활동 전위 동안 막 전위는 +40 mV에 도달할 수 있다.1963년, Alan Lloyd Hodgkin과 Andrew Fielding Huxley는 뉴런의 활동 잠재력 생성의 기본 메커니즘을 이해하는데 기여한 공로로 노벨 생리의학상을 수상했다.그들의 실험은 대서양 오징어(Loligo pealey)의 거대한 축삭에서 나온 세포 내 기록을 포함했고, "전압 클램프"[3] 기술의 첫 번째 적용 중 하나였다.오늘날 세포 내 기록에 사용되는 대부분의 마이크로 전극은 유리 마이크로피펫으로 선단 직경이 1마이크로미터 미만이며 저항은 몇 메가옴입니다.마이크로피펫은 세포 내 액체와 유사한 이온성 조성을 가진 용액으로 채워져 있다.피펫에 삽입된 염화은선은 전해액을 증폭기 및 신호처리회로에 전기적으로 접속한다.전극에 의해 측정된 전압은 기준 전극(일반적으로 셀 주위의 세포 외 액체와 접촉하는 염화은 피복 은선)의 전압과 비교됩니다.일반적으로 전극 팁이 작을수록 전기 저항이 높아지므로 전극은 크기(셀에 대한 손상이 최소인 단일 셀에 침투하기에 충분히 작음)와 저항(전극 팁의 열 노이즈로부터 작은 신경 신호를 식별할 수 있을 만큼 낮음) 사이의 타협입니다.

전압 클램프

주요 기사:전압 클램프
전압 클램프는 음의 피드백 메커니즘을 사용합니다.멤브레인 전위 증폭기는 멤브레인 전압을 측정하고 출력을 피드백 증폭기로 보냅니다.피드백 앰프는 신호 발생기로부터 수신되는 명령 전압에서 멤브레인 전압을 뺍니다.이 신호는 증폭되어 기록 전극을 통해 셀로 돌아갑니다.

전압 클램프 기술을 사용하면 실험자는 셀 전위를 선택한 값으로 "클램프"할 수 있습니다.이를 통해 주어진 전압에서 얼마나 많은 이온 전류가 셀의 막을 통과하는지를 측정할 수 있습니다.뉴런 막에 있는 많은 이온 채널이 전압 게이트 이온 채널이기 때문에 이것은 막 전압이 일정 범위 내에 있을 때만 열립니다.전류의 전압클램프 측정은 기록전극과 셀막이 충전되어 셀 전위가 변화함에 따라 통과하는 과도용량전류의 거의 동시에 디지털 감산함으로써 가능하다.

전류 클램프

전자 장치의 전류 클램프와 혼동하지 마십시오.

전류 클램프 기술은 기록 전극을 통해 셀에 전류를 주입하여 막 전위를 기록합니다.실험자가 정한 레벨로 막전위가 유지되는 전압클램프 모드와 달리 "전류클램프" 모드에서는 막전위가 자유자재로 변화하며, 증폭기는 셀이 자체 또는 자극에 의해 발생하는 전압을 기록한다.이 기술은 전류가 세포에 들어갔을 때 세포가 어떻게 반응하는지를 연구하는데 사용된다; 이것은 예를 들어 뉴런이 막 이온 채널을 열어서 작용하는 신경 전달 물질에 어떻게 반응하는지를 이해하는 데 중요하다.

대부분의 전류 클램프 앰프는 셀에서 기록된 전압 변화를 거의 또는 전혀 증폭하지 않습니다."앰프"는 실제로 전기계이며, 때로는 "유니티 게인 앰프"라고도 합니다. 그 주된 목적은 셀이 생성하는 작은 신호(mV 범위)의 전기 부하를 줄여 저임피던스 전자 장치에 의해 정확하게 기록될 수 있도록 하는 것입니다.앰프는 신호 뒤의 전류를 증가시키면서 전류가 통과하는 저항을 줄입니다.옴의 법칙에 기초한 이 예를 생각해 보십시오. 10mV의 전압은 저항 1MΩ에 걸쳐 10나노암페어의 전류를 통과시킴으로써 발생합니다.전기계는 전압 추종 회로를 사용하여 이 "고임피던스 신호"를 "저임피던스 신호"로 변경합니다.전압 팔로어는 입력의 전압을 읽습니다(큰 저항을 통해 작은 전류로 인해 발생).그런 다음 배후에 큰 전류 소스(전원)가 있는 병렬 회로에 명령을 내리고 해당 병렬 회로의 저항을 조정하여 동일한 출력 전압을 제공하지만 저저항을 통과하도록 합니다.

패치 클램프의 기록

세포 부착 패치 클램프는 세포막에 부착된 마이크로피펫을 사용하여 단일 이온 채널에서 기록할 수 있습니다.
주요 기사: 패치 클램프

이 기술은 1991년 [4]노벨상을 받은 에르빈 네허와 버트 사크만에 의해 개발되었다.기존의 세포 내 기록에는 미세한 전극으로 세포를 찌르는 것이 포함되지만 패치 클램프 기록에는 다른 접근법이 사용됩니다.패치클램프 마이크로전극은 선단직경이 비교적 큰 마이크로피펫이다.미세 전극은 셀 옆에 배치되며, 미세 전극을 통해 부드럽게 흡입하여 셀막 조각('패치')을 미세 전극 팁으로 끌어당깁니다. 유리 팁은 셀막과 함께 고저항 '씰'을 형성합니다.이 구성은 "세포 연결" 모드이며, 막의 패치에 존재하는 이온 채널의 활동을 연구하는 데 사용될 수 있습니다.이제 흡인이 더 가해지면 전극 팁의 작은 막 패치가 변위되어 전극이 셀의 나머지 부분에 씰링될 수 있습니다.이 "전체 세포" 모드는 매우 안정적인 세포 내 기록을 가능하게 합니다.단점(예리한 전극을 사용한 기존 세포 내 기록과 비교하여)은 세포의 세포 내 유체가 기록 전극 내부의 용액과 혼합되어 세포 내 유체의 일부 중요한 성분이 희석될 수 있다는 것이다.이 기법의 변형인 "완료 패치" 기법은 이러한 문제를 최소화하려고 합니다.전극 선단에서 막 패치를 치환하기 위해 흡착을 하는 대신 모공 형성제로 패치에 작은 구멍을 뚫어 단백질 등 큰 분자가 세포 내에 머물 수 있도록 하고 이온이 자유롭게 통과할 수 있도록 하는 것도 가능하다.또한 막의 패치를 세포의 나머지 부분으로부터 떼어낼 수 있다.이 접근방식을 통해 패치의 막 특성을 약리학적으로 분석할 수 있습니다.패치클램프는 유전자 발현 및 세포타입에 대한 전기생리학적 특성관계를 특징짓기 위해 기록 후 세포내용을 추출함으로써 패치섹으로 알려진 기술로 RNA 염기서열결정과 결합될 수도 있다.

날카로운 전극 기록

세포 내 액체의 이온 구성에 미치는 영향을 최소화하면서 세포막 내부의 전위를 기록하고 싶은 상황에서는 날카로운 전극을 사용할 수 있다.이 마이크로피펫(전극)은 다시 유리 모세혈관에서 뽑아낸 패치 클램프와 비슷하지만, 모공이 훨씬 작기 때문에 세포 내 액체와 피펫의 전해질 사이에 이온 교환이 거의 없습니다.마이크로피펫 전극의 전기 저항은 패치 [5]클램핑에 사용되는 것처럼 세포 내 이온 농도를 모방하는 염분 농도가 아닌 2-4M KCl로 충전함으로써 감소합니다.종종 전극의 끝은 기록된 세포를 채우기 위해 루시퍼 옐로우와 같은 다양한 종류의 염료로 채워지고 나중에 현미경으로 형태학을 확인합니다.염료는 염료의 극성에 따라 양 또는 음의 DC 또는 펄스 전압을 전극에 인가하여 주입됩니다.

세포외 기록

싱글 유닛 녹음

주요 기사 : 싱글 유닛 녹음

살아있는 동물의 뇌에 도입된 전극은 전극 끝에 인접한 뉴런에 의해 생성되는 전기적 활동을 검출한다.전극이 팁 크기가 약 1마이크로미터인 미세 전극일 경우 전극은 일반적으로 최대 1개의 뉴런의 활동을 감지합니다.이러한 방식으로 기록하는 것을 일반적으로 "단일 유닛" 기록이라고 합니다.기록된 활동 전위는 세포 내에서 기록된 활동 전위와 매우 유사하지만 신호는 매우 작습니다(일반적으로 약 1mV).마취되고 의식이 있는 동물에서 단일 뉴런의 활동에 대한 대부분의 기록은 이런 방식으로 작성된다.살아있는 동물의 단일 뉴런에 대한 기록은 뇌가 어떻게 정보를 처리하는지에 대한 중요한 통찰력을 제공해 왔다.예를 들어 David Hubel과 Torsten Wiesel은 마취된 고양이의 1차 시각 피질에서 단일 뉴런의 활동을 기록했고, 이 영역의 단일 뉴런이 시각 [6]자극의 매우 특정한 특징에 어떻게 반응하는지 보여주었다.휴벨과 비젤은 1981년 [7]노벨 생리의학상을 받았다.

멀티 유닛 녹음

전극 끝이 약간 더 크면 전극이 여러 뉴런에 의해 생성된 활동을 기록할 수 있습니다.이러한 유형의 기록은 종종 "멀티 유닛 기록"이라고 불리며, 정상적인 활동 중에 분리된 뇌 영역의 활동 변화를 기록하기 위해 의식이 있는 동물에서 종종 사용됩니다.가까운 간격의 1개 이상의 전극으로부터의 기록은 주변 셀의 수뿐만 아니라 어떤 스파이크가 어떤 셀에서 나오는지를 식별하기 위해 사용될 수 있다.이 과정은 스파이크 정렬이라고 불리며 스파이크 특성이 잘 정의된 특정 유형의 셀이 있는 영역에 적합합니다.전극 끝이 더 크면 일반적으로 개별 뉴런의 활동을 구별할 수 없지만 전극은 여전히 많은 세포의 활동에 의해 생성된 전계 전위를 기록할 수 있다.

분야별 잠재력

쥐 해마의 전위 기록을 보여주는 개략도.왼쪽은 시냅스 전 말단과 시냅스 후 뉴런의 도식도입니다.이것은 많은 시냅스와 뉴런의 집단을 나타내기 위한 것이다.시냅스가 시냅스 후 세포에 글루탐산을 방출할 때, 이오노트로픽 글루탐산 수용체 채널을 연다.순전류는 안쪽으로 흐르기 때문에 전류 싱크가 생성됩니다.이를 인근 전극(#2)이 음성으로 검출한다.세포체(#1) 내부에 배치된 세포내 전극은 유입 전류가 일으키는 막전위의 변화를 기록한다.

세포외 전위는 많은 세포의 집단 활동에 의해 생성되는 국소 전류 흡수원 또는 소스이다.보통 전위는 시냅스 전달에 의해 많은 뉴런이 동시에 활성화됨으로써 발생한다.오른쪽 그림은 해마 시냅스 장 전위를 보여줍니다.오른쪽 아래 트레이스는 시냅스 후 글루탐산염 수용체를 통해 세포로 들어가는 양전하에 의해 발생하는 전류 싱크에 대응하는 음파를 나타내고 위쪽 트레이스는 회로를 완성하기 위해 세포를 떠나는 전류에 의해 발생하는 양파를 나타낸다.자세한 내용은 로컬 필드 가능성을 참조하십시오.

암페로미터

전류계는 탄소 전극을 사용하여 생물학적 용액의 산화 성분의 화학적 조성의 변화를 기록합니다.산화 및 환원은 "스캔"이라고 알려진 프로세스에서 기록 전극의 활성 표면에서 전압을 변화시킴으로써 이루어집니다.특정 뇌 화학물질은 특징적인 전압에서 전자를 잃거나 얻기 때문에 개별 종족을 식별할 수 있다.암페로메트리는 신경계와 내분비계의 세포외전증 연구에 사용되어 왔다.많은 모노아민 신경 전달 물질들: 예를 들어, 노르에피네프린, 도파민, 세로토닌(5-HT)은 산화 가능하다.이 방법은 또한 산화 가능한 신경전달물질을 분비하지 않는 세포에 5-HT 또는 도파민을 "부하"함으로써 사용될 수 있다.

평면 패치 클램프

평면 패치 클램프는 높은 throughput [8]전기생리학용으로 개발된 새로운 방법입니다.피펫을 접착 셀 상에 배치하는 대신 셀 현탁액을 미세구조 개구부를 포함한 칩에 피펫한다.그런 다음 흡인에 의해 단일 셀을 구멍에 배치하고 긴밀접속(기가살)을 형성한다.평면 지오메트리는 기존 실험에 비해 다음과 같은 다양한 이점을 제공합니다.

  • Schematic drawing of the classical patch clamp configuration. The patch pipette is moved to the cell using a micromanipulator under optical control. Relative movements between the pipette and the cell have to be avoided in order to keep the cell-pipette connection intact.

    기존 패치 클램프 구성의 개략도.패치 피펫은 광학 제어 하에 마이크로매니퓰레이터를 사용하여 셀로 이동합니다.셀-피펫 연결을 그대로 유지하려면 피펫과 셀 간의 상대적인 움직임을 피해야 합니다.

  • Scanning electron microscope image of a patch pipette.

    패치 피펫의 전자 현미경 이미지를 스캔합니다.

  • In planar patch configuration, the cell is positioned by suction. Relative movements between cell and aperture can then be excluded after sealing. An antivibration table is not necessary.

    평면 패치 구성에서 셀은 흡입에 의해 배치됩니다.씰링 후 셀과 개구부 사이의 상대적인 움직임을 제외할 수 있습니다.항진동 테이블은 필요 없습니다.

  • Scanning electron microscope image of a planar patch clamp chip. Both the pipette and the chip are made from borosilicate glass.

    평면 패치 클램프 칩의 주사 전자 현미경 이미지.피펫과 칩은 모두 붕규산염 유리로 만들어진다.

기타 방법

솔리드 서포트막(SSM) 베이스

이 전기생리학적인 접근방식에 의해 프로테올리포좀, 막소포 또는 채널 또는 트랜스포터를 포함한 막단편이 기능화 전극 위에 도색된 지질단분자층에 흡착된다.이 전극은 유리 지지대, 크롬층, 금층 및 옥타데실 메르캅탄 단분자로 구성됩니다.도장된 막은 전극에 의해 지지되기 때문에 고체 지지막이라고 불립니다.일반적으로 생물학적 지질막을 파괴하는 기계적 섭동은 SSM의 수명에 영향을 미치지 않는다는 점에 유의해야 한다.용량성 전극(SSM과 흡수된 소포로 구성됨)은 기계적으로 매우 안정적이어서 표면에서 용액이 빠르게 교환될 수 있습니다.이 성질을 통해 신속한 기질/리간드 농도 점프를 적용하여 소포와 [9]전극 사이의 용량 결합을 통해 측정되는 관심 단백질의 전기 유전학적 활동을 조사할 수 있습니다.

생체전기인식분석(BERA)

생체전기인식분석(BERA)은 겔 매트릭스에 고정된 세포의 막전위 변화를 측정하여 다양한 화학 및 생물학적 분자를 측정하는 새로운 방법이다.전극-세포 계면의 안정성 향상과는 별도로, 고정화는 세포의 생존 가능성과 생리 기능을 보존합니다.BERA는 세포막 전위를 변화시킴으로써 고정화된 세포와 상호작용할 수 있는 분석물질을 분석하기 위해 바이오센서 응용 분야에서 주로 사용된다.이와 같이 센서에 양성 샘플을 추가하면 특징적인 "서명"의 전위 변화가 발생합니다.BERA는 유럽의 [10]농약과 식품 위험 평가에 관한 최근 시작된 범유럽 FOODSCAN 프로젝트의 핵심 기술이다.BERA는 인간 바이러스(간염 B, C 바이러스 및 헤르페스 바이러스),[11] 수의병제(구강병 바이러스, 프리온, 청설 바이러스) 및 식물 바이러스(담배와 오이 바이러스)[12]를 특정하고, 빠르고, 재현 가능하며, 비용 효율적인 방법으로 검출하는데 사용되어 왔다.이 방법은 식품 내 살충제[13][14][15] 및 마이코톡신[16], 코르크 및 [17][18]와인 내 2,4,6-트리클로로아니솔 등의 환경독소 검출 및 임상 [19][20]샘플 내 초산화 음이온 극저농도 검출에도 사용되고 있다.

BERA 센서는 다음 두 부분으로 구성됩니다.

  • 소모성 생물 인지 요소
  • 인공지능이 [21]내장된 전자 판독 장치입니다.

최근의 발전은 막 공학을 통한 분자 식별이라고 불리는 기술의 발전이다.이 기술은 수천 개의 인공 수용체를 세포막에 [22]내장함으로써 사실상 모든 관심 분자에 대해 정의된 특이성을 가진 세포를 만들 수 있게 합니다.

계산 전기생리학

엄격하게 실험적인 측정을 구성하지는 않지만, 실리코에서 단백질과 생체막의 전도성을 검사하는 방법이 개발되었습니다.이것들은 주로 지질 이중층과 같은 모델 시스템에 외부적으로 인가되는 전압을 받는 분자 역학 시뮬레이션입니다.이러한 설정을 사용한 연구는 막의 전기화[23] 및 [24]채널별 이온 이동과 같은 동적 현상을 연구할 수 있었다.

이러한 방법의 이점은 원자론적 시뮬레이션이 제공하는 본질적으로 높은 분해능과 데이터 밀도로 인해 능동 전도 메커니즘의 높은 세부 수준입니다.모델의 정당성과 시스템 자체의 거시적 속성을 재현하는 것으로 간주될 만큼 충분히 크고 충분한 타임스케일을 초과하는 모델링 시스템의 계산 비용에는 상당한 단점이 있다.원자론적 시뮬레이션은 마이크로초 영역에 가깝거나 마이크로초 영역에 도달하는 시간 척도에 액세스할 수 있지만, 이는 패치 [citation needed]클램핑과 같은 실험 방법의 분해능보다 몇 배 낮은 수준이다.

임상 전기생리학

임상 전기생리학은 전기생리학적 원리와 기술이 인간의 건강에 어떻게 적용될 수 있는지에 대한 연구이다.예를 들어, 임상 심장 전기생리학은 심장 리듬과 활동을 지배하는 전기적 특성에 대한 연구입니다.심장 전기생리학은 부정맥(불규칙적인 심장박동)과 같은 장애를 관찰하고 치료하는 데 사용할 수 있습니다.예를 들어 의사는 심장에 전극을 포함한 카테터를 삽입하여 심장 근육의 전기적 활동을 기록할 수 있습니다.

임상 전기생리의 또 다른 예는 임상 신경생리학이다.이 의학 전문 분야에서는 의사들이 뇌, 척수, 신경의 전기적 특성을 측정합니다.Duchenne de Boulogne (1806–1875)과 나타니엘 A와 같은 과학자. Buckwald(1924–2006)는 신경생리학 분야를 크게 발전시킨 것으로 간주되어 임상적 응용을 가능하게 했다.

임상 보고서 작성 가이드라인

최소 정보(MI) 표준 또는 보고 지침은 임상 연구에서 특정 목표를 달성하기 위해 필요한 최소 메타 데이터(정보) 및 데이터 양을 지정합니다.보고 지침 문서의 "신경과학 조사에 관한 최소 정보"(MINI) 제품군은 전기생리학 실험을 보고하기 위한 일관된 가이드라인을 제공하는 것을 목표로 한다.실제로 MINI 모듈은 데이터 세트가 [25]공개용으로 설명될 때 제공해야 하는 정보 체크리스트(예: 사용되는 프로토콜)로 구성됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Scanziani, Massimo; Häusser, Michael (2009). "Electrophysiology in the age of light". Nature. 461 (7266): 930–39. Bibcode:2009Natur.461..930S. doi:10.1038/nature08540. PMID 19829373. S2CID 205218803.
  2. ^ 미국 특허 4425922a
  3. ^ Alan Hodgkin이 출연하는 영화는 오징어 축삭의 액션 포텐셜을 녹음합니다.https://www.youtube.com/watch?v=k48jXzFGMc8
  4. ^ "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1991". nobelprize.org. Archived from the original on 10 October 2017. Retrieved 5 May 2018.
  5. ^ Hallliwell J., Whitaker M., Ogden D.(1994) 마이크로 전극 사용.마이크로 전극 기술: 플리머스 작업장 핸드북.ed. 오그든, D.http://plymsea.ac.uk/id/eprint/7954/에서 온라인으로 입수할 수 있습니다.
  6. ^ D. H. Hubel; Wiesel, TN (1 January 1962). "Receptive fields, binocular interaction and functional architecture in the cat's visual cortex". The Journal of Physiology. 160 (1): 106–54. doi:10.1113/jphysiol.1962.sp006837. PMC 1359523. PMID 14449617.
  7. ^ "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1981". nobelprize.org. Archived from the original on 23 December 2017. Retrieved 5 May 2018.
  8. ^ "Archived copy" (PDF). Archived (PDF) from the original on 31 March 2010. Retrieved 17 January 2010.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  9. ^ Schulz, Patrick; Garcia-Celma, Juan J.; Fendler, Klaus (2008). "SSM-based electrophysiology". Methods. 46 (2): 97–103. doi:10.1016/j.ymeth.2008.07.002. PMID 18675360.
  10. ^ Kintzios S., E. 피스톨라, P. 파나기오토풀로스, M. 봄셀, N. 알렉산드로풀로스, F.Bem, I. Biselis, R. Levin (2001) BERA(Bio Electric Recognition Assay)바이오센서 및 바이오일렉트로닉스 16: 325~36
  11. ^ Perdikaris, A.; Alexandropoulos, N.; Kintzios, S. (2009) 바이러스 B형 간염 관련 항원 및 항HBV의 질적 검출을 위한 새로운 초급속 바이오센서 개발, 바이러스 섬유아세포 기반센서 9: 2176–86
  12. ^ 모스코풀루 G.Vitsa, K.; Bem, F.; Vassilakos, N.; Perdikaris, A.; Blouhos, P.; Yialouris, C.; Frossiniotis, D.; Antopoulos, I.; Maggana, O.; Nomikova, K.이온. 바이오센서 바이오 일렉트론.24: 1033–36.
  13. ^ Flampouri E, Mavrikou S, Kintzios S, Miliaids G, Aplada-Sarli P(2010).토마토 내 잔류농약 검출 세포 바이오센서 개발 및 검증탈란타 80: 1799~804.
  14. ^ Mavrikou, S, Flampouri, E, Moschopouou, G, Mangana, O, Michaelides, A, Kintzios, S(2008) 새로운 세포 바이오센서를 사용한 담배 내 유기인산염 및 카르바메이트 농약 잔류물 평가.센서 8: 2818 – 32
  15. ^ Lokka K., Skandamis P., Kintzios S. (2013) 세포 바이오센서 셀바이오 2를 사용한 농산물 내 총 유기인산염 살충제 선별: 131–37.
  16. ^ Larou, E., Yiakoumettis, I., Kaltsas, G., Petropoulos, A., S., Kintzios, S. (2012) 아플라톡신 M1 식품의 초민감, 초고속 검출을 위한 높은 처리량 세포 바이오센서 제어: 29–12
  17. ^ Varelas, V., Sanvicens N, Marco MP, Kintzios S(2010) 2, 4, 6-트리클로로아니솔(TCA) 검출을 위한 세포 바이오센서 개발.탈란타 84: 936-40
  18. ^ 코르크 샘플에서 2,4,6-트리클로로아니솔(TCA)을 직접 검출하기 위한 아포스토루 T, Parco M-P, Moschos A, Petropoulos A, Kaltsas G, Kintzios S(2014) 추출 없는 신속한 분석.탈란타 125: 336~40.
  19. ^ Moschopoulou G., Kintzios S. (2006) 과산화물 래디칼의 피코몰 농도 검출을 위한 생체 전기 인식 세포 센서에 대한 "막 공학" 적용: 새로운 바이오 센서 원리.항문 키미카 악타 573~74: 90~96.
  20. ^ 막공학적 세포를 사용한 Moschopoulou, G., Valero, T., Kintzios, S. (2012) 초산화물 측정:맞춤형 표적 인식 특성을 가진 셀 센서 구성을 위한 새로운 개념의 예.Sens. Actual.175: 88~94
  21. ^ 페렌티노스 K.P., C.P. Yialouris, P. Blouchos, G. Moschopoulou, V.Tsourou, Kintzios, S. (2013) 생체전기 세포 바이오센서와 결합된 새로운 인공 신경망을 이용한 농약 잔류물 선별.바이오 메디 리서치 인터내셔널문서 번호 813519.
  22. ^ Kokla A, Bluchos P., Livaniou E., Zicos C., Kakabakos S.E., Petrou P.S., Kintzios, S. (2013) 막공학 개념 시각화: 전기 삽입 항체의 특정 방향 및 선택적 결합 대상에 대한 증거.분자 인식 저널 26: 627–232.
  23. ^ Gurtovenko, Andrey A.; Vattulainen, Ilpo (2007). "Ion Leakage through Transient Water Pores in Protein-Free Lipid Membranes Driven by Transmembrane Ionic Charge Imbalance". Biophysical Journal. 92 (6): 1878–90. Bibcode:2007BpJ....92.1878G. doi:10.1529/biophysj.106.094797. PMC 1861780. PMID 17208976.
  24. ^ Kutzner, Carsten; Grubmüller, Helmut; De Groot, Bert L.; Zachariae, Ulrich (2011). "Computational Electrophysiology: The Molecular Dynamics of Ion Channel Permeation and Selectivity in Atomistic Detail". Biophysical Journal. 101 (4): 809–17. Bibcode:2011BpJ...101..809K. doi:10.1016/j.bpj.2011.06.010. PMC 3175076. PMID 21843471.
  25. ^ Gibson, Frank; Overton, Paul G.; Smulders, Tom V.; Schultz, Simon R.; Eglen, Stephen J.; Ingram, Colin D.; Panzeri, Stefano; Bream, Phil; Sernagor, Evelyne (2008). "Minimum Information about a Neuroscience Investigation (MINI) Electrophysiology" (PDF). Nature Precedings. hdl:10101/npre.2009.1720.2.

외부 링크