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实验:温度对神经元的影响

你有没有想过你的神经元是如何对冷热温度做出反应的?将蟑螂腿的神经元暴露在这些环境中,将是一个完美的模型。

时间30分钟
困难中间

你会学到什么?

在这个实验中,你将了解离子通道,并看到神经元的脉冲放电模式如何随温度变化。

先决条件的实验室


背景

你在蟑螂身上观察到的电活动是由一种叫做离子通道的特殊蛋白质引起的。这些离子通道将钠离子(食盐中的钠离子)和钾离子(香蕉中的钾离子)穿过神经膜,从而产生刺突。如果使用一种尚未发明的复杂显微镜,神经膜会是这样的:

钠和钾离子通道的微妙舞蹈是导致电活动变化的原因,被称为“尖峰”。建造和维护这些水泵需要能量(从生物吃的食物中产生)和合适的温度。如果温度过低,这些通道就不会打开,电脉冲就不能沿着神经传导。

如果温度过高,离子通道和神经膜就会破裂。

视频

实验视频讲解。

程序

我们可以通过蟑螂腿来间接观察这两个过程以前学到的。把你的SpikerBox放在家用冰箱的冰柜里。确保你的笔记本/智能手机/平板电脑的连接线与你放置在里面的SpikerBox保持连接。也可以在冰箱里放一个数字温度计,等待并听1-3分钟……

在一定的温度下,刺突应该会消失。打开冰箱,根据温度计记录温度。一旦你把刺盒从冰箱里拿出来,刺需要多长时间才能回来?

注意:取决于你的冰箱模型,你可能会发现很多电噪音发生时,你把SpikerBox在它。你可以用法拉第笼但如果你生活在密歇根这样寒冷的地方,你可以在深冬把你的钉鞋带到户外。否则,如果你有干冰(固体二氧化碳,通常可以在冰淇淋店买到),你可以把干冰和SpikerBox放在冷却器里。这种方法是无噪音的,因为它不使用电力!

我们不会透露峰值消失的温度,这是你自己来发现的,但我们会给你一个提示:正常的冰,通常是31-33华氏度,还不够冷。如果你在冷却器中使用水冰而不是干冰,刺钉就不会消失。

现在让我们在相反的温度下尝试一下。你需要

  1. 一根蜡烛
  2. 比蜡烛高5-6英寸的盒子

    将小刺盒放在盒子的顶部,并将电极与蟑螂腿相连,悬挂在蜡烛上方5到6英寸的“空间”中。把数字温度计的导线放好,这样你就可以精确地测量腿所在的温度。现在,引用hero艾伦谢泼德“点燃这支蜡烛!”当温度缓慢上升时,你应该能听到神经元的反应,在一定的温度下,你会听到一种非常低的尖峰“尖叫”,因为所有的神经元都在放电。记录这种情况发生时的温度,并耗尽蜡烛。当腿恢复到室温时,测试一下刺钉是否会恢复。用几条腿试试这个热/冷的实验。

    如你所知,不同的昆虫对冷热有不同的耐受性。由于环境的影响,每种动物的神经系统都有其独特的特性。也许你应该用不同物种的不同腿来做这个实验。