原代脑细胞在 Qube 384 上的实验--原代神经元和星形胶质细胞的电压钳和电流钳记录

原代脑细胞（如神经元和星形胶质细胞）是神经生物学、生物物理学和药理学评估中非常常用的细胞模型。这些细胞具有多种离子通道和受体，确保了对细胞反应和信号传导的生理相关性分析。这些分离的细胞没有突起，因此拥有着理想的几何结构，能够快速完全地控制细胞膜电位，这膜片钳实验中极为重要。

此外，原代分离的脑细胞与其他细胞、组织和屏障完全隔离，细胞完全暴露于外环，结合超快速灌注系统，可以非常利于对快速脱敏的配体门控通道的研究。

虽然原代分离脑细胞的优点众多，但在实际的实验操作的过程中酶解过程可能会改变膜特性，并且将细胞从其支持环境中移除也可能会改变其特质。尽管如此，使用原代脑细胞进行膜片钳技术测定依旧可以回答许多的科学问题，例如，在药理学和生物物理学中研究神经元和星形胶质细胞中的离子通道，并监测细胞膜特性和兴奋性的变化。

结果：

为了评估急性分离的神经元的电生理特性，实验使用gentleMACS™ Dissociator（Miltenyi Biotec）和MicroBeads小鼠神经元分离试剂盒（Miltenyi Biotec）从P7雄性NMRI小鼠的脑组织中分离细胞。更多细节请参见原文方法部分。在分离当天，这些神经元在Qube 384设备上进行了全细胞膜片钳实验。

神经元离子通道电流

从-120 mV到20 mV的15个去极化步骤在分离的小鼠神经元中引发了钠离子和钾离子电流。图1A显示了电压步骤下的电流响应。首先，由于钠离子通道的打开，出现了持续毫秒级的内向电流（见图1B和图1D中的电流-电压关系）。随后，钾离子通道的打开引发了较慢的外向电流（见图1C中的电流-电压关系）。

神经元动作电位

电流钳测定动作电位是评估兴奋性变化的重要手段。通过监测被动和主动特性的变化，可以识别导致兴奋性变化的离子通道。尽管在细胞分离过程中可能会丧失树突树和静息电位，但在电流钳模式下，实验中记录的数据显示分离细胞的特性与切片或组织培养中的完整神经元非常相似。在急性分离的小鼠神经元中，使用电流 ramp（见图2示例）来启动动作电位的发放。

原代星形胶质细胞

原代大鼠星形胶质细胞培养是从P1-P5的大鼠幼崽中准备的，具体方法参见Liu等人（2003年）描述。通过反复传代（最少重新播种5次）来去除神经元。随后，通过机械手段去除小胶质细胞，获得富含星形胶质细胞的混合胶质细胞进行培养。

星形胶质细胞通过电生理学特性测定，采用了两种voltage protocol：一种是包含跃阶电压和ramp的程序（见图3），另一种是从-110 mV到80 mV的20个跃阶电压程序（见图4）。引发的电流具有典型的钾离子电流特征，并表现出整流现象。