#acl +All:read #format wiki #language ko #pragma description Membrane Potential & Action Potential; = Action Potential Simulation = <> == 준비 == [[http://www.metaneuron.org/|MetaNeuron]]은 [[WikiPedia:Hodgkin–Huxley model]]을 구현한 action potential simulation 프로그램이다. (저자: Univ. of Minnesota의 Eric. A. Newman) * 다운로드 링크 for [[http://www.metaneuron.org/system/files/MetaNeuron_0.exe|Windows]] / [[http://www.metaneuron.org/system/files/MetaNeuron_0.dmg|macOS]] * macOS 사용자 추가사항 * Retina Display 사용시: [[http://www.metaneuron.org/|MetaNeuron]] 아이콘 우클릭 → [정보 가져오기] → "낮은 해상도로 열기" 체크하기 * "개발자를 확인할 수 없다" error 발생시: [[http://www.metaneuron.org/|MetaNeuron]] 아이콘 우클릭 → 열기 → 열기 == Resting Membrane Potential == [[http://www.metaneuron.org/|MetaNeuron]]의 Lesson 메뉴 중 Resting Membrane Potential 선택 1. Equilibrium Potential * 세포 밖의 Na^+^ 농도가 100 mM, 세포 안의 Na^+^ 농도가 10 mM 일 때, Na^+^ 의 평형전압은 얼마인가? * 세포 밖의 Na^+^ 농도가 10 mM, 세포 안의 Na^+^ 농도가 100 mM 일 때, Na^+^ 의 평형전압은 얼마인가? * 세포 밖의 K^+^ 농도가 100 mM, 세포 안의 K^+^ 농도가 10 mM 일 때, K^+^ 의 평형전압은 얼마인가? * 왜 그런가? 1. Membrane Potential * [ Na^+^,,OUT,,, Na^+^,,IN,,, K^+^,,OUT,,, K^+^,,IN,, ] = [100, 10, 10, 100] mM 이고, * Na^+^ permeability = 1, K^+^ permeability = 100 일 때 Membrane Potential은? * Na^+^ permeability = 100, K^+^ permeability = 1 일 때 Membrane Potential은? * Na^+^-, K^+^ permeability를 조절해서 Membrane Potential = 0 mV 을 만들 수 있는가? == Axon Action Potential == [[http://www.metaneuron.org/|MetaNeuron]]의 Lesson 메뉴 중 Axon Action Potential 선택 {{http://metaneuron.org/sites/metaneuron.org/files/pc%20interface.jpg}} 1. Membrane parameter 설정 * [ Na^+^-, K^+^- equilibrium potential ] = [ 50, -77 ] (기본값) * gNa, gK : Na^+^-, K^+^- 이온의 conductance (=permeability) * TTX: voltage-gated Na^+^ channel blocker (복어독) * TEA: voltage-gated K^+^ channel blocker (전갈독) * Membrane Leakage * Reversal potential: leak current의 방향이 바뀌는 membrane potential * gLeak (mS/cm^2^): leak conductance. * Holding Current * Holding (µA): background 전류. 보통의 경우 0 µA * Stimulus * Amplitude (µA): 자극(전류)의 크기 * Width (ms): 자극의 지속시간 * Delay (ms): 자극의 onset 전 delay 1. Action Potential의 역치 관찰하기 * Membrane parameter를 기본값으로 설정한 상태에서 (메뉴 중 Restore Lesson to Default 실행) * Stimulus 1의 Amplitude에 여러가지 값을 입력하여 역치를 관찰한다. * Tip1: Amplitude (µA) 옆 box를 마우스로 드래그 (혹은 Ctrl-드래그)하여 amplitude 값을 바꿀 수 있다. * Tip2: Amplitude (µA) 옆 옆 box를 클릭한 후, 아래 Range 입력 창을 이용하여 여러가지 range를 동시에 관찰할 수 있다. * 역치는 얼마인가? 1. Action Potential vs. Na^+^ equilibrium potential * Stimulus 값을 일정하게 유지한채로 * Na^+^ equilibrium potential을 바꾸면서 Action Potential이 어떻게 바뀌는지 관찰한다. * 왜 그런가? 1. Action Potential vs. Na^+^ conductance * Action potential은 voltage-gated Na^+^ channel이 몰려있는 axon hilock에서 발생한다. * Voltage-gated Na^+^ channel의 밀도가 낮은 곳은 gNa^+^ max 값이 낮을 것이다. * gNa^+^ max 값을 200~380 mS/cm^2^ 구간에서 20 mS/cm^2^ 스텝으로 바꾸면서 action potential 역치(µA)가 달라지는지 관찰한다. * gNa^+^ max vs. AP threshold graph를 그린다. 1. Action Potential vs. K^+^ conductance * Stimulus 값을 일정하게 유지한채로 * gK^+^ max 값을 바꾸면서 Action Potential이 어떻게 바뀌는지 관찰한다. * Potassium ion의 conductance가 action potential에 어떤 영향을 미치는가? 왜 그런가? == Refractory Period == [[http://www.metaneuron.org/|MetaNeuron]]의 Lesson 메뉴 중 Axon Action Potential 선택 1. Graph 설정 패널의 Sweep duration을 10 ms 로 늘리고, 1. Stimulus 1의 amplitude를 150 µA로 설정, 1. Stimulus 2를 켜고, delay를 6 ms 로 설정하면 두번째 AP가 관찰된다. {{http://metaneuron.org/sites/metaneuron.org/files/refractory%20period.jpg||width=300px}} 1. Stimulus 2의 amplitude를 줄이면서 두번째 AP의 역치를 찾는다. 1. Stimulus 2의 delay를 5 ms 로 줄이면 AP가 사라진다. 이 때 amplitude를 늘려서 새로운 역치를 찾는다. 1. Stimulus 2의 delay를 4 ms 로 줄이면 AP가 사라진다. 이 때 amplitude를 늘려서 새로운 역치를 찾는다. 1. Stimulus 2의 delay를 계속 줄여서 1 ms 가 될 때까지 반복한다 (delay는 소수점도 입력가능하다.) 1. Stimulus 2의 delay vs. threshold amplitude 그래프를 그리고, absolute refractory period와 relative refractory period를 구분한다.