Grundkurs Tierphysiologie - Institut für Biologie und Neurobiologie ...

I. Differenzverstärker
Die auftretenden Spannungsänderungen biologischer Signale sind sehr klein und müssen
deshalb verstärkt werden. Bei intrazellulären Messungen, bei denen man mit einer Glasmikroelektrode
in die Nervenzelle einsticht, mißt man die Differenz zwischen dem Potential
innen (Zellinneres) und außen (Extrazellularraum bzw. Badflüssigkeit). Ist die Nervenzelle "in
Ruhe", heißt das so gemessene Membranpotential "Ruhepotential". Für solche Messungen
müssen sogenannte Gleichspannungsverstärker (auch DC- oder Mikroelektrodenverstärker)
mit hohem Eingangswiderstand (warum?) benutzt werden. Solche für intrazelluläre
Ableitungen geeigneten Verstärker lernen Sie dann kennen, wenn Sie sich zu
einem Fortgeschrittenenpraktikum in der Neurobiologie entschließen.
Alle Ableitungen, die in diesem Praktikum vorgenommen werden, sind extrazellulär. Anstatt
Elektroden in einzelne Nervenzellen einzustechen, werden einzelne Nerven oder dicke
Nervenstränge über Hakenelektroden aus Silber-, Kupfer- oder Stahldrähten gelegt und die
extrazellulär auftretenden Spannungsänderungen gemessen. Diese Spannungsänderungen
rühren von den Ionenflüssen her, die im extrazellulären Medium dann auftreten, wenn über
die verschiedenen Axone eines Nervens Aktionspotentiale fortgeleitet werden. Gemessen
wird die Summe aller zu einem Zeitpunkt auftretenden Spannungsänderungen, d.h. es
handelt sich dabei um sog. Summenpotentiale. Die auftretenden Spannungsänderungen
bei extrazellulären Ableitungen sind sehr klein (im Bereich von µV) und müssen deshalb oft
bis 1000-fach verstärkt werden (Verstärkungsfaktoren gängiger Geräte: 10, 100, 1.000,
10.000). Jede biologische Meßkette stellt dem Stromfluß eine Reihe von Widerständen
entgegen, an denen Spannungen anliegen, z.B. Membranwiderstand, Elektrodenwiderstand
und Eingangswiderstand des Meßgerätes.
Gemessen werden kann die Spannung nur über R 2 (= Eingangswiderstand des Meßgerätes),
sodaß es wünschenswert sein muß, daß U 2 möglichst groß und U 1 möglichst klein
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