如果神经科学的实验中可以让我选一个不用做的，我会选膜片钳（patch clamping）实验。当然，不是因为这个实验不好，而是膜片钳实验需要注意的细节非常多，一步出错可能前面的实验都白做了（这是我在观摩别人做之后的感觉），不太适合我这种容易手抖又健忘的人。

事实上，patch clamping是一种非常经典的研究神经细胞特性的实验，得到的结果往往非常清晰明朗。打个比方，从活体动物脑子里记录信号进行分析，就像从一个吵杂的教室里面听谁在说话，patch clamping记录的信号就像是在会议室里一对一谈话，但是把一个细胞“抓进会议室”的过程却很难。

膜片钳实验，简单说就是我们可以用一个非常非常细的玻璃针管，掐住细胞膜的小部分，可以掐破戳进去，也可以捏起来，来测量不同情况下细胞膜的电位。听起来很简单，而且它一次只能测量一个细胞，确实，但是这个实验可以验证和测试神经细胞的很多属性，随着技术的发展，它的用处也越来越多。

比如它可以测试不同脑区不同类型的细胞产生动作电位时的特性性；不同部位比如axon和dendrite离子通道的属性；可以验证各种药物对离子通道的影响；也可以让细胞携带上荧光示踪病毒，对比电信号和光信号；或者让细胞带上光遗传蛋白，通过打光抑制离子通道，再用膜片钳实验来验证其有效性。还有很多实验会用到retrograde或者anterograde病毒，标记某些神经元上游的神经元或者下游的神经元，来测试神经通路（即神经元之间是怎么联结的）。

总之，膜片钳实验非常有用，我也有幸观摩过一位实验室同学做这个实验，结果就是：我大为震撼，决定自己不要做膜片钳。

那天我和学姐一大早十点来到实验室，先去配溶液——因为patching要在新鲜的脑片上面做，这些脑片要全程被好好地泡在人造脑脊液（Artificial Cerebrospinal Fluid (ACSF)里，切脑片的时候也要用到一种加了蔗糖的溶液。

溶液配好之后拿到一个地方去用vibratome切脑子，vibratome是一种通过高频振动来切薄薄的脑片的机器，用vibratome切脑片的好处是，脑子不用被冻住，可以保持鲜活。为了刚取出来的老鼠脑子和切下来的脑片都保持鲜活，我们要给各种瓶瓶罐罐通氧气：切脑子时放脑子的小盒子和切好脑片后放脑片的小烧杯。

之后我们就去动物实验室拿要被切老鼠了，因为动物实验室有时候需要自己去拿，当然也可以打电话让技术员通过电梯送下来。之后我们就开始杀老鼠、取脑子、把脑子放在一个涂了一点胶水的小平台上，再放到那个通氧、有冰的小盒子里进行切片了。这期间我印象最深的是，学姐经常说：“这里如果怎样怎样，今天就白做了……”，比如，“取下来的脑子如果掉桌子上了，今天就白做了”，“如果通氧气的管子出了问题，或者温度出了问题，今天就白做了”。

当然，这个“今天就白做了”其实是指这个老鼠就白做了，很多时候，我们是在几周前给老鼠打一种病毒，比如retrograde、光遗传之类的，然后通过膜片钳去测试。如果在做膜片钳的准备工作中出了问题，脑细胞死掉了，那么之前的工作也都白做了。

等到切片完成，脑片要放在溶液里泡一个多小时，好像叫做“水浴”，来保持细胞的活性，这个时间我们就可以去吃午饭了。一个老鼠脑子的patch实验，一般都是在一天内完成的，因为脑子不能保持很久的活性。所以大部分这种实验都是当天杀一只老鼠，当天patch需要的脑片，一天做一只就很不错了。

吃完饭后我们就可以去做真的patching实验了。patching的过程，当然是在显微镜下完成的，但是放置脑片的小区域，也需要一直通氧气，一般也是通过细细的软管完成的，往浅浅的溶液表面通氧气会发出嘶嘶的声音，学姐：“整个patching过程都要一直听着这个声音，如果没音儿了说明氧气断了，要赶紧修一下。”当然，其他备用脑片也要放在一个通氧气的烧杯中。

这位博后学姐做的实验是whole cell patching，需要在显微镜下找到合适的细胞，把玻璃针管戳进去，达到一个giga seal（giga欧姆是用pipette吸住细胞膜要达到的电阻），再给一个负压强，吸破细胞膜。

因为玻璃针管连着软管，软管连着一个注射器，这个吸破细胞膜的过程是用嘴吸的。当然，如果吸多了，细胞就破了，这个细胞就白做了。

最后我们做到下午五点，我虽然什么都没做，也累坏了。学姐：“其实我很喜欢做patching，找细胞和patch的时候可以达到一种心流。”

我非常理解，因为真的需要非常专注，而且如果做得很多，经验很丰富，也会非常得心应手。

但是，千万不要让我做patching！

参考文献&图片来源

*JoVE Science Education Database.Neuroscience.Patch Clamp Electrophysiology. JoVE, Cambridge, MA, (2023).

*Horizontal Hippocampal Slices of the Mouse Brain. DOI : 10.3791/61753-v

文章出自 科研实验外包   想了解更多请关注：http://www.dj-cro.com/