鈣成像技術被廣泛應用于實時監測神經元、心肌以及多種細胞胞內鈣離子的變化，從而檢測神經元、心肌的活動情況。這些技術是人們觀測神經以及多種細胞活動為直接的手段，現已發展為生命科學研究的熱點，也是國家自然科學基金等鼓勵申報的重要領域。光遺傳學調控技術是近幾年正在迅速發展的一項整合了光學、基因操作技術、電生理等多學科交叉的生物技術。NatureMethods雜志將此技術評為"Methodoftheyear2010"[19]；美國麻省理工學院科技評述（MITTechnologyReview，2010）在其總結性文章"Theyearinbiomedicine"中指出：光遺傳學調控技術現已經迅速成為生命科學，特別是神經和心臟研究領域中熱門的研究方向之一。目前這一技術正在被全球幾百家從事心臟學、神經科學和神經工程研究的實驗室使用，幫助科學家們深入理解大腦的功能，進而為深刻認識神經、精神疾病、心血管疾病的發病機理并研發針對疾病干預和的新技術。一些學者建立了組織切片膜片鉗技術（Slicepatch），就能在哺乳動物腦片制備上做全細胞記錄。美國雙分子層膜片鉗電壓鉗制

細胞是動物和人體的基本單元，細胞與細胞內的通信是依靠其膜上的離子通道進行的，離子和離子通道是細胞興奮的基礎，亦即產生生物電信號的基礎，生物電信號通常用電學或電子學方法進行測量。由此形成了一門細胞學科--電生理學。膜片鉗技術已成為研究離子通道的黃金標準。電壓門控性離子通道：膜上通道蛋白的帶點集團在膜電位改變時，在電場的作用下，重新分布導致通道的關閉，同時有電荷移動，稱為門控電流。配體門控離子通道：神經遞質（如乙酰膽堿）、ji素等與通道蛋白上的特定位點結合，引起蛋白構像的改變，導致通道的打開。芬蘭高通量全自動膜片鉗蛋白質分子水平了解離子通道的功能以及結構的關系對于從分子水平深入探討某些疾病措施等均具有十分重要的理論和實際意義。

過去認為，膜片鉗只能在培養細胞或酶解的細胞上進行，這樣得到的細胞膜表面比較光滑，才能夠形成高阻封接，但缺點是組織的正常三維結構被破壞，并且對神經中樞內突觸特有的傳遞機能的研究無法展開。于是，一些學者建立了組織切片膜片鉗技術（Slicepatch），就能在哺乳動物腦片制備上做全細胞記錄。1992年，在腦片膜片鉗技術上，美國Ferster實驗室報道在在體貓的視皮層用膜片鉗全細胞記錄研究了視刺激誘發的興奮性和***性突觸后電位相互影響及節律性膜電位的變化規律。1993年，德國的Dodt和Sakmann合作，利用紅外電視顯微鏡監視，使得膜片鉗記錄不但能夠在神經元胞體及其樹突上進行，而且可同時在這兩個不同的部位作膜片鉗記錄。

膜片鉗放大器是整個實驗系統中的主要，它可用來作單通道或全細胞記錄，其工作模式可以是電壓鉗，也可以是電流鉗。從原理來說，膜片鉗放大器的探頭電路即I-V變換器有兩種基本結構形式，即電阻反饋式和電容反饋式，前者是一種典型的結構，后者因用反饋電容取代了反饋電阻，降低了噪聲，所以特別適合較低噪聲的單通道記錄。由于供膜片鉗實驗的專門的計算機硬件及相應的軟件程序的相繼出現，使得膜片鉗實驗操作簡便、效率提高。如與EPC-9型膜片鉗放大器（內含ITC-16數據采集/接口卡）配套使用的軟件PULSE/PULSEFIT，它既可產生刺激波形，控制數據采集，又可分析數據，同時具有用于膜電容監測的鎖相放大器，多種軟件功能集成于一體。不同的全自動膜片鉗技術所采用的原理也不完全相同。

離子通道是一種特殊的膜蛋白，它橫跨整個膜結構，是細胞內部與部外聯系的橋梁和細胞內外物質交換的孔道，當通道開放時。細胞內外的一些無機離子如Na，kCa等帶電離子可經通道順濃度梯度或電位梯度進行跨膜擴散，從而形成這些帶電離子在膜內外的不同分布態勢，這種態勢和在不同狀態下的動態變化是可興奮細胞靜息電位和動作電的基礎。這些無機離子通過離子通道的進圍所產生的電活動是生命活動的基礎，只有在此基礎上才可能有腺體分泌、肌肉收縮、基因表達、新陳代謝等生命活動。離子通道結構和功能障礙決定了許多疾病的發生和發展。因此，了解離子通道的結構、功能以及結構與功能的關系對于從分子水平深入探討某些疾病的病理生理機制、發現特異藥物或措施等均具有十分重要的理論和實際意義。膜電導測定的依據是電學中的歐姆定律。進口多通道膜片鉗參數

膜片鉗技術原理膜片鉗技術是用玻璃微電極接觸細胞，形成吉歐姆（GΩ）阻抗。美國雙分子層膜片鉗電壓鉗制

膜片鉗在通道研究中的重要作用用膜片鉗技術可以直接觀察和分辨單離子通道電流及其開閉時程、區分離子通道的離子選擇性、同時可發現新的離子通道及亞型，并能在記錄單細胞電流和全細胞電流的基礎上進一步計算出細胞膜上的通道數和開放概率，還可以用以研究某些胞內或胞外物質對離子通道開閉及通道電流的影響等。同時用于研究細胞信號的跨膜轉導和細胞分泌機制。結合分子克隆和定點突變技術，膜片鉗技術可用于離子通道分子結構與生物學功能關系的研究。利用膜片鉗技術還可以用于藥物在其靶受體上作用位點的分析。如神經元煙堿受體為配體門控性離子通道，膜片鉗全細胞記錄技術通過記錄煙堿誘發電流，可直觀地反映出神經元煙堿受體活動的全過程，包括受體與其激動劑和拮抗劑的親和力，離子通道開放、關閉的動力學特征及受體的失敏等活動。使用膜片鉗全細胞記錄技術觀察拮抗劑對煙堿受體激動劑量效曲線的影響，來確定其作用的動力學特征。然后根據分析拮抗劑對受體失敏的影響，拮抗劑的作用是否有電壓依賴性、使用依賴性等特點，可從功能上區分拮抗劑在煙堿受體上的不同作用位點，即判斷拮抗劑是作用在受體的激動劑識別位點，離子通道抑或是其它的變構位點上。美國雙分子層膜片鉗電壓鉗制

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