實(shí)驗(yàn)溶液浸溶細(xì)胞溶液和微電極玻璃管內(nèi)的填充液成分對(duì)全細(xì)胞膜片鉗記錄也是很重要的內(nèi)容,，這關(guān)系到封接的容易程度、細(xì)胞存活狀態(tài)及膜電位的狀態(tài)等,。在實(shí)驗(yàn)記錄過(guò)程中,，尤其是神經(jīng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，需要迅速更換細(xì)胞浸溶液濃度以免受體敏感性降低（desensitization）或需要模擬快速突觸反應(yīng)的壽命,。原則上細(xì)胞的浸溶液成分或玻璃管內(nèi)填充液成分應(yīng)該與細(xì)胞外或細(xì)胞內(nèi)間質(zhì)的成分相似,，實(shí)際研究中，為了探討某些通道或電位特性,，對(duì)這些實(shí)驗(yàn)溶液的成分或濃度會(huì)作必要調(diào)整,，沒(méi)有哪種溶液是理想的。了解離子通道的功能以及結(jié)構(gòu)的關(guān)系對(duì)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(shí)際意義,。芬蘭可升級(jí)膜片鉗電生理技術(shù)

離子通道的近代觀念源于Hodgkin,、Huxley、Katz等人在20世紀(jì)30—50年代的開(kāi)創(chuàng)性研究,。在1902年,，Bernstein創(chuàng)造性地將Nernst的理論應(yīng)用到生物膜上，提出了“膜學(xué)說(shuō)”,。他認(rèn)為在靜息狀態(tài)下,，細(xì)胞膜只對(duì)鉀離子具有通透性；而當(dāng)細(xì)胞興奮的瞬間,，膜的破裂使其喪失了選擇通透性,，所有的離子都可以自由通過(guò)。Cole等人在1939年進(jìn)行的高頻交變電流測(cè)量實(shí)驗(yàn)表明,，當(dāng)動(dòng)作電位被觸發(fā)時(shí),，雖然細(xì)胞的膜電導(dǎo)大為增加，但膜電容卻只略有下降,，這個(gè)事實(shí)表明膜學(xué)說(shuō)所宣稱(chēng)的膜破裂的觀點(diǎn)是不可靠的,。1949年Cole在玻璃微電極技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)明了電壓鉗位（voltage clamp technique）技術(shù)腦片膜片鉗離子通道在青蛙肌細(xì)胞上用雙電極鉗制膜電位的同時(shí)，記錄到ACh啟動(dòng)的單通道離子電流,，從而產(chǎn)生了膜片鉗技術(shù),。

光遺傳學(xué)調(diào)控技術(shù)是近幾年正在迅速發(fā)展的一項(xiàng)整合了光學(xué),、基因操作技術(shù),、電生理等多學(xué)科交叉的生物技術(shù)。NatureMethods雜志將此技術(shù)評(píng)為"Methodoftheyear2010"[19],；美國(guó)麻省理工學(xué)院科技評(píng)述（MITTechnologyReview,，2010）在其總結(jié)性文章"Theyearinbiomedicine"中指出：光遺傳學(xué)調(diào)控技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)迅速成為生命科學(xué)，特別是神經(jīng)和心臟研究領(lǐng)域中熱門(mén)的研究方向之一,。目前這一技術(shù)正在被全球幾百家從事心臟學(xué),、神經(jīng)科學(xué)和神經(jīng)工程研究的實(shí)驗(yàn)室使用,，幫助科學(xué)家們深入理解大腦的功能，進(jìn)而為深刻認(rèn)識(shí)神經(jīng),、精神疾病,、心血管疾病的發(fā)病機(jī)理并研發(fā)針對(duì)疾病干預(yù)和的新技術(shù)。

電壓鉗技術(shù),，是20世紀(jì)初由Cole發(fā)明,，Hodgkin和Huxley完善，其設(shè)計(jì)的主要目的是為了證明動(dòng)作電位的產(chǎn)生機(jī)制,，即動(dòng)作電位的峰電位是由于膜對(duì)鈉的通透性發(fā)生了一過(guò)性的增大過(guò)程,。但當(dāng)時(shí)沒(méi)有直接測(cè)定膜通透性的方法，于是就用膜對(duì)某種離子的電導(dǎo)來(lái)**該種離子的通透性,，膜電導(dǎo)測(cè)定的依據(jù)是電學(xué)中的歐姆定律,，如膜的Na電導(dǎo)GNa與電化學(xué)驅(qū)動(dòng)力（Em-ENa）和膜電流INa的關(guān)系GNa=INa/（Em-ENa）.因此可通過(guò)測(cè)量膜電流，再利用歐姆定律來(lái)計(jì)算膜電導(dǎo),，但是,，利用膜電流來(lái)計(jì)算膜電導(dǎo)時(shí)，記錄膜電流期間的膜電位必須保持不變,，否則膜電流的變化就不能**膜電導(dǎo)的變化,。這一條件是利用電壓鉗技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。下張幻燈中的右邊兩張圖是Hodgkin和Huxley在半個(gè)世紀(jì)以前利用電壓鉗記錄的搶烏賊的動(dòng)作電位和動(dòng)作電位過(guò)程中的膜電流的變化圖,，他們的實(shí)驗(yàn)***證明參與動(dòng)作電位的離子流由Na,，k，漏（Cl）三種成分組成,。并對(duì)這些離子流進(jìn)行了定量分析,。這一技術(shù)對(duì)闡明動(dòng)作電位的本質(zhì)和離子通道的的研究做出了極大的貢獻(xiàn)。離子和離子通道是細(xì)胞興奮的基礎(chǔ),，亦即產(chǎn)生生物電信號(hào)的基礎(chǔ),，生物電信號(hào)通常用電學(xué)或電子學(xué)方法進(jìn)行測(cè)量。

與藥物作用有關(guān)的心肌離子通道,，心肌細(xì)胞通過(guò)各種離子通道對(duì)膜電位和動(dòng)作電位穩(wěn)態(tài)的維持而保持正常的功能,。近年來(lái)，國(guó)外學(xué)者在人類(lèi)心肌細(xì)胞離子通道特性的研究中取得了許多進(jìn)展,，使得心肌藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)由動(dòng)物細(xì)胞模型向人心肌細(xì)胞成為可能,。對(duì)離子通道生理與病理情況下作用機(jī)制的研究，通過(guò)對(duì)各種生理或病理情況下細(xì)胞膜某種離子通道特性的研究,，了解該離子的生理意義及其在疾病過(guò)程中的作用機(jī)制,。如對(duì)鈣離子在腦缺血神經(jīng)細(xì)胞損害中作用機(jī)制的研究表明，缺血性腦損害過(guò)程中，Ca2+介導(dǎo)現(xiàn)象起非常重要的作用,，缺血缺氧使Ca2+通道開(kāi)放,，過(guò)多的Ca2+進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)就出現(xiàn)Ca2+超載，導(dǎo)致神經(jīng)元及細(xì)胞膜損害,，膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能障礙,，嚴(yán)重的可使神經(jīng)元壞死。膜片鉗技術(shù)實(shí)現(xiàn)了小片膜的孤立和高阻封接的形成,，增寬了記錄頻帶范圍,，提高了分辨率。細(xì)胞膜片鉗專(zhuān)題

現(xiàn)代膜片鉗技術(shù)是在電壓鉗技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,。芬蘭可升級(jí)膜片鉗電生理技術(shù)

1976年德國(guó)馬普生物物理化學(xué)研究所Neher和Sakmann在青蛙肌細(xì)胞上用雙電極鉗制膜電位的同時(shí),，記錄到ACh的單通道離子電流，從而產(chǎn)生了膜片鉗技術(shù),。1980年Sigworth等在記錄電極內(nèi)施加5-50cmH2O的負(fù)壓吸引,，得到10-100GΩ的高阻封接（Giga-seal），明顯降低了記錄時(shí)的噪聲實(shí)現(xiàn)了單根電極既鉗制膜片電位又記錄單通道電流的突破,。1981年Hamill和Neher等對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn),，引進(jìn)了膜片游離技術(shù)和全細(xì)胞記錄技術(shù)，從而使該技術(shù)更趨完善,，具有1pA的電流靈敏度,、1μm的空間分辨率和10μs的時(shí)間分辨率。1983年10月,，《Single-ChannelRecording》一書(shū)問(wèn)世,，奠定了膜片鉗技術(shù)的里程碑。Sakmann和Neher也因其杰出的工作和突出貢獻(xiàn),，榮獲1991年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng),。芬蘭可升級(jí)膜片鉗電生理技術(shù)

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