什么是不连续单电极电压钳 (dSEVC)?

在不连续单电极电压钳 (dSEVC) 中,电压记录任务和电流发送任务被分配给同一个微电极。时间共享技术用来防止两项任务之间产生交互(图 1)。

典型的间断单电极电压钳电路图。

图 1. 不连续单电极电压钳电路图。

 

ME1 = 单微电极
Vm = 瞬时膜电位
Vp = 记录电压
A1 = 单位增益探头
SH1 = 采样和维持电路
A2 = 差分放大器
Vms = 记录膜电位
GƮ = 转导电路增益
CCS = 受控电流源
Io = 输出电流
Ɛ = 稳态载物台错误
S1 = 电压记录/电流通过开关
S2 = 电压钳/电流钳开关
Vcmd = 指令电压
Icmd = 指令电流

一个微电极 (ME1) 穿透细胞,记录电压 (Vp) 被单位增益探头 (A1) 缓冲。假设 Vp 完全等于瞬时膜电位 (Vm)。采样和维持电路 (SH1) 收集 Vm 数据并在余下的周期时间内维持所记录的数值 (Vms) 。

Vms 与微分放大器 (A2) 中的指令电压 ( a (Vcmd) 进行比较。如果开关 S1 在电流传递位置,这个放大器的输出将成为受控制电流源 (CCS) 的输入。CCS 将电流注入到微电极中,该电流与 CCS 的输入电压成正比,而与微电极的电阻无关。转导电路的增益为 GƮ

电流注入的周期在定时波形开始时进行说明。

 

不连续单电极电压钳定时波

图 2. 不连续单电极电压钳的定时波

T = 定时波形
S1 = 电流通过/电压记录开关 l
Vp = 记录电压
ʈp = 微电极时间常数
Vm = 瞬时膜电位
Vcmd = 指令电压
Vms = 记录膜电位
Vms(avg) = 平均记录膜电位
 

S1 显示在电流通过的位置,在此位置,电流被注入微电极,导致 Vp 的上升。上升的速率受限于电容通过玻璃微电极壁到溶液的依附性作用以及缓冲放大器输入时电容的影响。Vp 最终值主要由电流 Io 通过微电极电阻 Rp 而产生微电极之间的 IR 电压降所组成。只有一小部分 Vp组成膜电位 (Vm) 在顶部记录。

S1 随后切换到电压记录位置。当 CCS 的输入为 0 伏特时,它的输出电流为零且 Vp 被动衰减。在电压记录期间,Vp 衰减逐渐指向 Vm。对 Vp 抵达毫伏以内或低于 Vm 值的过程,必须给予足够的时间。这需要至多达九倍的微电极时间常数 (ʈp) 的时间。在电压记录周期结束时,一个新的 Vm样本被采用,并开始一个新的周期。用于记录目的的实际电压为 Vms

根据底部定时波形所示,Vms 对平均值有较小的增量移动。Vms(avg) 与 Vcmd 的差值为膜片钳的稳态误差 (Ɛ),系 CCS 的增益 (GƮ) 为有限所致。 当 GƮ 增加时,误差进行性减小。

 

欲了解更多信息,请下载 Axon 指南

其他链接:

返回膜片钳基础知识部分 >>