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阿努拉陀·饶纪念实验:尼古丁和味精对神经元的神经药理学作用

现在是凌晨2点,你的线性代数期末考试还有6个小时就要开始了,你又喝了一杯浓咖啡。你开始想:“我想知道这杯浓咖啡和其他药物到底是怎么起作用的?”我们在这里带领你通过一个有趣的实验,你将使用药物,如谷氨酸和尼古丁,来改变蟋蟀cerci系统神经元的放电速率。

时间45分钟
困难先进的

你会学到什么?

在这个实验中,你将学习不同的药物和化学制剂如何影响蟋蟀的神经系统。您还将学习如何创建一些不同的化学溶液。

先修实验室


背景

我们一直在最后一对夫妇实验中学习“尖峰”,我们将继续这样做,但现在我们也将研究突触!伟德国际安卓记起我们的第一个实验,我们解释说神经元与电力和化学品的组合沟通,每个神经元都是不同的(SantiagoRamónyCajal的“神经元教义”)。

考虑两个神经元:

一旦一个脉冲到达第一个神经元的末端,它会导致神经元通过两个神经元之间的小距离释放“神经递质”,称为“突触”。这些神经递质与第二个神经元上的受体结合,然后导致第二个神经元开始释放峰值(或停止释放峰值,但我们先简单说)。这些感受器对电活动和某些化学物质非常敏感。事实上,这些感受器的敏感性决定了神经元和最终你是如何学习的!

以及一个更现实的突触视图。

在突触中发生了什么。

以及它如何影响下一个神经元。

在本实验中,我们将测试神经活性化合物对中枢神经系统神经元的影响。获得药物,影响神经元可能非常困难,因为他们往往是非常危险的(像Batrachotoxins河豚毒素的毒镖蛙或河豚河豚鱼,这两个块钠离子通道)或药物滥用(如可卡因,多巴胺可以在突触超过正常)。但是,我们有两种药物可以用来对付昆虫。

尼古丁和味精!

尼古丁来自烟草植物。烟草进化出尼古丁来防止昆虫吃它的叶子。尼古丁是一种强大的乙酰胆碱受体激动剂;它放大了乙酰胆碱与突触中的受体结合的效果,导致神经元更多地放电(由于增加了钠离子内流)。

尼古丁是一种用作神经递质结合的受体的药物,谷氨酸钠本身是神经递质。一旦溶解在水中,它变成带正电荷的钠离子并带负电荷的谷氨酸离子。谷氨酸通常是糖酵解的代谢途径的一部分(糖的崩解),并且随时可从您吃的食物获得。

事实上,你大脑中超过80%的突触使用谷氨酸作为兴奋性神经递质。昆虫也会兴奋吗?让我们来看看!

过程

要制作尼古丁溶液,取一支香烟或小雪茄,取出所有的碎烟叶,把它们放在一个小容器里(比如一个透明的药瓶)。把容器装满水,盖上盖子,摇匀混合物,让它静置几天以提取尼古丁。随着时间的推移,溶液会变成黄褐色。如果你是高中生,请你的老师或家长帮助你准备这个解决方案。你也可以直接从亚马逊购买40毫克/毫升的尼古丁溶液,价格约为12美元。

为了创造你的谷氨酸溶液,你需要找到一些味精!你可以经常在你友好的邻居亚洲进口杂货店里找到它。一磅应该值几美元。将一个透明的药瓶装满约四分之一的味精盐晶体,将药瓶的剩余部分加水,充分摇晃使味精溶解。注意,并不是所有的味精都会溶解,因为你正在制作饱和溶液。在网上做一些调查或让你的老师找出饱和的解决方案是什么。

出于我们没有弄清楚的原因(或者尚未努力工作),蟑螂腿部制剂并不适合神经药物实验。伟德国际安卓也许你可以证明我们错误,但现在,我们将转向新的物种,蟋蟀Cercal系统!

蟋蟀是很容易得到的当地的宠物店作为蜥蜴和青蛙的食虫动物;它们是1美元一打。当你准备做实验时,把你的蟋蟀放在冰上。从电极上取下两根针,沿着昆虫的中轴线放置,如下图所示:

等待约2-4分钟的神经元“热身”,然后轻轻吹在昆虫的后部。您应该看到Cerci从空气泡芙的压力移动。Cerci是在蟋蟀的后部感测器官,对风振动敏感。您还应该听到尖顶盒上的尖峰活动的增加。请注意,这些尖峰并不像尖刺一样大声,你用来听到蟑螂腿准备,但如果你很幸运,你应该听到他们。

现在拿一个小注射器(你也可以在当地药店的柜台上买到),把每种溶液都注射一点到电极附近的蟋蟀体内。你注意到这两种不同的解了吗。你能解释一下你听到的关于尖峰速度的特殊效果吗?

关于阿饶

这个实验致力于Anuradha Rao,这是一个学习药理学的神经科学家,享受教育外展。她的纪念基金慷慨地允许后院大脑在加利福尼亚州圣地亚哥的2010年神经科学会伟德国际备用网址议上的实验和原型。伟德国际安卓

科学展览项目构思

  • 你认为还有哪些容易获得的物质会有效果?它们有什么影响?
  • 尝试改变你注射的物质的浓度和数量 - 这是如何改变的事情,如果有的话?
  • 为什么神经元需要“热身”,即使我们注射的东西会导致它们激增?
  • 注射的位置是否会改变任何内容?为什么或者为什么不?
  • 当我们摄入这些物质时,为什么我们没有像蟋蟀那样迅速而戏剧性的反应呢?