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1、EAG使用手册SYNTECHSYNTECH2004Hilversum,TheNetherlandsReproductionoftextand/ordrawingsi&permittedforpersonaluse.TheuseorfreproducLonsinpublicationsisonlyallowedifcorrectreferenceismadetoSYNTECH目录：31言4昆虫触角电位仪5历史昆虫触角电位信号昆虫触角电位信号记录仪的工作原理7输入电路系统昆虫触角电位信号的品质实行记录9准备微量移液管调节顶端填充电极的制备触角的装备触角制备的另一种方法电导胶刺激物的制备14控制源参
2、考源昆虫触角电位仪的基本仪器16记录系统18昆虫触角电位信号外型的记录昆虫触角电位的峰值剂量的测量规格化昆虫触角电位信号响应平均昆虫触角电位信号响应气象色谱仪-昆虫触角电位仪联用系统昆虫触角电位信号连续的记录20气流的分导20文献20引言昆虫触角电位仪是一种可以广泛的用于实验昆虫学研究的生物测量仪器，它能够检测到昆虫触角嗅觉反应。这个方法主要以Schneider在1957的发现为基础，他记录了在性激素的刺激下昆虫触角基部到顶部的微小电压的起伏。虽然比昆虫触角电位信号更精密的理论还没有被发现，但是它是根据昆虫触角上的嗅觉神经元细胞电微分引起电压波动做出的一般假定。昆虫触角电位信号的振幅会随着刺激
3、的不断加强而变大直到达到最大值。振幅进一步地由刺激的性质、昆虫的种类、性别以及其他一些不确定的因素决定。因为缺少坚实的理论依据，EAG应该被认为是一种经验的方法，它提供了一些实际的数值，但是无法提供有关昆虫嗅觉感受器理论的基本原理方面的数据。然而这些实际的数值还是值得考虑的。昆虫触角电位的测定方法有很多方面的用途，诸如筛选生物活性化合物、纯化提取物、识别功能段、遴选活性复合物、集中的野外测量以及作为气相色谱仪的检测器。EAG的记录在工艺上相对简单，不需要复杂的使用仪器。然而EAG信号的质量则取决于一些不能很好地被识别的因素，大部分的昆虫需要轻巧地即时的操作。这个介绍的目的是描述基本的方法，给出
4、实际的线索和情报，提供设备上的见解，指导实验科学家们具体使用EAG记录仪。因为实际的原因，有关电信号及其加工处理就没有必要介绍了，对很熟悉电子学的人来说，这些都相对简单。虽然基本原理上是一样的，但是EAG记录方法上还是有许多不同之处的。大部分昆虫，昆虫在形态上的差异需要在记录工艺上有所改变和创造。强烈推荐查阅处理一种昆虫的原稿文献，虽然不是现代的处理记录工艺，作为一个基础的生物测定的方法，EAG技术还是被Roelofs推荐的。symbol forResistorsypn!K)l for Voltage Source (V)触角上嗅细胞组成了 电源和电阻的阵列电压电源（V）和电阻（R）每个细胞都
5、可被认为是一个的符号电源和电阻器的复合体新鲜触角的电阻能够达到兆欧姆级别，当在刺激下触角产生的电压范围是几微伏 到几毫伏触角凋亡的时候还会变大所有的触角电阻（R1-RN）和电压源（V1-VN）可以简化为一个触角的电阻（RA）和电压（VA）关于昆虫触角电位信号系统历史在EAG作为一个实用的生物测量系统之前，法国和德国的一些实验团队（1953-1956）试图用不同昆虫的触角、刺激物电极、放大器以及示波镜来测量昆虫触角对刺激的电位反应。他们的设备相当简陋，他们还是检测到了气体刺激导致的噪音的增大。随后的几年，昆虫触角的微小电位能够被记录，这个现象被命名为昆虫触角电位（EAG）、（Schneider,
6、1957;Schneideret,1967）,随后类似的嗅觉电位图和视网膜电位图被制成，这些都是用来记录器官上的神经元对刺激的反应。昆虫触角电位信号昆虫触角电位信号是一种可以被适当的仪器测量的电压偏差，它发生于受到适宜刺激昆虫触角的基部到顶部之间。每个嗅觉感受器细胞都可以被认为是一个电压源和电阻的集合体。整个触角包含了无数的嗅觉感受器细胞，组成了一个电压与电阻复合体的串联阵列。触角的电压是相当小的，电阻则是比较高的，有几兆欧姆。当实验时触角变干，这个电阻一般还会增大，触角的顶部相对于基部会变成负的。电压变动的幅度的范围为微伏（10-6v）到毫伏（10-3v）。对于一个给定的种及性别的昆虫，触角
7、的反应取决于以下一些因素：1）刺激物的属性；2）刺激物的强度（浓缩程度）；3）触角所处的环境；4）制备物的存活时间；5）上一次刺激的数量和强度；6）放大器输入信号的质量止匕外，温度、湿度也会对反应有影响；甚至昆虫的生理性状也会对反应有一定的影响触角 触角的电学示意图AMPLIFIERVC LT AGE source % generates CURRENT!U in inputcir&uit 用由*砧gthr&ugh actnnl ritor (R |and am pl iff” resistor IR| |R . = inpirt rt&i&taneftof ampdfierOhms Law:
8、 V -1 x RVoltageaccrossAntennais:Applied to input circuit:VoltageaccrossA.niplifi&rinputis:结论：放大器的输入阻抗应该比昆虫触角的阻抗高一点。EAG记录仪的原理输入电路记录经过触角的微小的电压波动需要一个很敏感的器械，而且不能干扰触角内的生理行为。微小的电压波动需要被小心的提取并充分放大到可以被仪器记录的水平，比如示波镜、表式记录仪或者电子计算机。现代的微电子学能够提供很高质量的放大器，一些整合电路非常适合用于处理EAG信号。这种放大器通常被称为“运算放大器”或者“OPAMPS”。记录系统最主要的部分是触
9、角的制备和放大器的输入。为了理解输入电路的电现象和如何优化系统，触角和放大器输入电路被认为是单一的电压源和电阻。像触角就被简化为一个电压源和电阻，放大器的输入部分也可以被简化为一个简单的电压电阻的复合体。但是作为一个高品质的放大器，它的电压源是持续的而且非常微弱的，能够在输入系统的分析中被忽略的。触角一接上放大器的输入电路，就组成了一个密闭的电路循环：（1）触角中的电压源（感受细胞去级化的结果），（2）触角的阻抗，（3）放大器输入电路的阻抗。如果我们对这个电路循环应用著名的欧姆定律，很明显得知经过触角和放大器输入电路的电压是由他们阻值的比率决定的。换句话说就是，放大器输入电路的阻值比触角的阻值
10、越高，放大器输入电路间的电压就越高；那就是我们所要测定的EAG反应。举个例子，触角产生1mV电压，触角电阻为10MQ（107Q）,输入电路的电阻为1MQ,然后输入电路的电流为：I=Va/（Ra+Ri）=10-3/（107+106）=10-10A（=0.1毫微安）；输入电路的电压为：10-10x106=10-4V=0.1mVo在这种情况下放大器提取的电压值大约为十分之一的触角电压，因为输入电阻是十倍的触角阻值。相反的情况下，如果放大器电阻是触角电阻的十倍，其电压将达到差不多1mV可以用来进一步的扩增。由欧姆定理得出的结论是为了精确测量出触角发生的电压，放大器的输入电阻应该比触角的电阻大很多倍。现
11、对的OpAmps输入电阻都有1012。或者更大。* Time 差的信号和噪音比率好的信号与噪音的比率基线向上的漂流E lectrostatic inorse (hiargied 口tweetsEAG言号的质量EAG言号的绝对值范围是几微安到几毫安。然而更重要的是EAG言号与不可避免的背景噪音间的比率：我们叫它信号噪音比率（S/N比率）。如果噪音比EAG言号还大，测量就没有意义了，就算EAG1号能够达到毫安级。也就是说，如果噪音只有微伏不到，就算EAG1号只有几微伏也是很好测量的。因此系统的噪音必须保持在最低水平，不能抑制到真实的EAG1号。这里是EAG系统的一些噪音的来源：1）发生在触角和放大
12、器输入电路中的阻抗中的噪音2）发生在触角中的生物噪音3）发生在外部，影响电路的噪音4）信号传输中的延时减速：漂移第一种噪音典型的来源是触角和放大器的质量；现代的放大器不会对EAG己录产生任何噪音，可以被忽略的。而触角电阻产生的噪音只有通过使用强壮昆虫的新鲜触角来抑制。生物学噪音可能由触角里面或者靠近触角的肌肉活动引起，但是它的结构是相当复杂的；这种噪音可以通过适当操作以及选择最合适的处理特别触角的方法来减到最小。外环境造成的噪音能够通过对记录系统的适当设计来控制。最强的外部噪音是由试验装置旁边的电力系统（110V60Hz220V50HZ发出的电磁4B射引起的。EAG系统的输入电路对这种辐射是易
13、受影响的，这是因为放大器输入电路和触角很高的输入电阻。由两种方法可以减少这个噪音：1）将记录装置放进电磁屏蔽中，叫作法拉第笼子。2）用一个电磁滤波器，它能够阻挡噪音，但能通过EAG1号。最后一种噪音，漂变，相当难处理的现象。由于信号的漂变是逐渐偏移记录或显示器的，所以必须不停的进行重排。漂变在长时间记录中是特别明显的问题，比如用于气相色谱仪一昆虫触角电位仪连用系统（GC-EAG中。幸运的是，通过适当的电子滤波可以相对简单的消除漂变。“自动基线控制”在大多数SYNTECHAGt大器和记录系统中都会附赠。其他引起外源噪音的原因有触角周围的气流（已经被证实为触角上的机械性刺激感受器）、混合纤维上的静
14、电、操作上的运动、光波、湿度的突然变化（空调的使用）。小心操作以避免所有这些干扰。记录操作准备微量移液管因为EAGE录仪接触触角的基部和顶部通常是由玻璃微电极制成。使用金属电极组合盐溶液是不被推荐的，因为这种电极中的电化学反应会引起噪音。合适的毛细玻璃管（1-2.5mm外径）用微电极的拉手断成一个好外型的尖端，或者在火焰上手工拉制。调节尖端机器拉制的玻璃电极的尖端用于EAG是非常合适的。因此可以在钳子的帮助下小心的折断顶端，留出足够宽的内径使其能够插入切下的触角。调节尖端的时候，可以在显微操作仪下观察触角和移液管的尖端。折断微量移液管的尖端使其直径略大于触角的直径小心地把触角装进移液管里面不要把它放进镣子中间用一小滴盐溶液把尖端弄湿触角顶部切掉一小段装填微量移液管里面填充了一些导电的液体。最常用的是0.1N的KCL然而比较复杂的林格氏溶液经常用于昆虫处理中。为了防止水分蒸发导致移液管尖端KCL结品，以致产生坏的EAGB号，可以在KCL溶液中加入少量的聚乙烯叱咯烷酮（PVP;摇匀静置直到溶液澄清。PV%非常大的分子（分子量360,000）能够在溶液表面形成薄膜以防止蒸发。EAG用的移液管有一个相对宽的尖端，他们浸入盐溶液中会因为毛细现象自然的充满尖端。只能填充到离尖端10-15mm一股只在准备触角之前灌注毛细电极管。m0K曦jniijpiierSECTIONeFE
