「刺激電極」の版間の差分

<font size="+1">[http://researchmap.jp/toshiyamanabe 真鍋 俊也]</font><br>

　[[単極電極]] (monopolar electrode)は一本の金属刺激電極を、電気刺激したい神経組織内やその近傍など、神経細胞や神経線維の外に配置し、細胞外液内に設置した[[不関電極]]（indifferent electrode）との間に一定の電圧をかけるか電流を流すことにより神経組織を興奮させる種類の刺激電極である。刺激電極を一本だけ刺入するために、実験機器の準備などを含めて実験操作としては最も簡便であるが、刺激電極と不関電極の間での刺激となるため、細かな刺激場所の調節が難しく、刺激強度もより高くなり、アーティファクトもかなり大きくなるため、繊細な刺激が必要な小さな電気応答の記録には不向きである。

　[[双極刺激電極]] (bipolar electrode)は、不関電極の代わりに、もうひとつの電極をすぐ近くに配置して刺激する種類の電極である。大きくふたつに分けると、2本の針型電極をごくわずかな間隔をあけて固定したものと、同心円状にふたつの金属を細い棒状に配置したものがある。

　2本針型双極電極は、[[wj:デンタルワックス|デンタルワックス]]などで2本の金属電極を固定して自作することが多いが、ごく近くに2本の電極が並んでいるため、電圧をかけたときに、ごく近傍でのみ電流が流れるため、小さな領域を効率よく刺激することができ、アーティファクトも単極刺激に比べてはるかに小さくなる。刺激したい領域に合わせて、電極間の距離を調節できるという利点もある。

　先端を細く加工した中空ガラス管ピペットに高濃度の塩化ナトリウム溶液（1～3M程度）やリンゲル液（等張）、[[wj:生理食塩水|生理食塩水]]などを充填して、刺激したい神経組織あるいは神経線維の近傍に刺入あるいは配置し、刺激装置やアイソレータに接続して、電気的に興奮させる電極である。一本の電極で刺激することが多く、その場合には、不関電極との間で電圧をかけるか、電流を流すかして興奮させるため、限局した部位を刺激できるものの、アーティファクトは一般的に大きくなる。特殊な場合では、2本のガラス管を熱して融合させたのちに作製した2本のガラス管の先端が密接した電極で刺激することもある。この場合には、双極刺激になるため、きわめて限局した部位を刺激できるだけでなく、アーティファクトもかなり小さくなる。

　先端を細くした中空のガラス管に[[神経伝達物質]]などの[[生理活性物質]]を充填し、それを神経細胞などの周辺に放出させて刺激するための電極である。[[wj:pH|pH]]を適当に調節して帯電させた神経伝達物質などをピペットの先端に充填し、それと反発する電位を電極にかけることにより、電気的な反発力によりピペットから神経伝達物質などを放出させて神経細胞などを興奮させる。このような方法を[[wj:電気泳動法|電気泳動法]]（electrophoresis）と呼ぶ。この際、ガラス管電極から神経伝達物質が漏出するのを防ぐために、[[阻止電流]]（braking current）を持続的に流しておく必要がある。このような操作を容易に行えるような機器が市販されているが、簡単な装置なので自作することも容易である。なお、前項で述べた2本ガラス管電極を用いると、一方の電極で細胞外電位を記録しながら、もう一方の電極から電気泳動により生理活性物質を放出して、記録している局所の神経細胞などを興奮させることもできるので、そのような操作が必要な実験では強力な武器となる。

　[[細胞内微小電極]]（intracellular microelectrode；いわゆるsharp electrode）を神経細胞内や神経線維内に刺入し、その電極を介して脱分極性の電流を注入することで、神経細胞などを興奮させることができ、これも広い意味での刺激電極と考えることができる。神経細胞に微小電極を刺入することは熟練すれば容易に行えるが、神経線維内に刺入するのには相当の熟練を要する。なお、市販されている[[増幅器]]によっては、[[膜電位]]を記録しながら電流を注入することができるものもあり、一本のガラス管電極で[[電位固定記録]]（voltage-clamp recording）を行えるものもあるが、最近は、[[パッチクランプ記録法]]（patch-clamp recording）が用いられることが圧倒的に多く、このような膜電位固定法はほとんど用いられなくなっているが、[[全細胞記録]]でしばしば問題となる細胞内成分がピペット内に流れ出すという欠点がないのが特長である。

　[[パッチクランプ法]]を用いると、例えば、脳スライス標本において、[[軸索]]や[[樹状突起]]などに直接電極をパッチさせ、[[全細胞モード]]で一本の神経突起を電気刺激することも行われるが、かなり高度な技術が要求される。また、パッチクランプに必要なギガΩシールを作るのではなく、それよりも低い抵抗値を示すような緩いシールである[[ルースパッチ]]（loose patch）を形成し、細胞外電位刺激により一本の樹状突起や軸索を発火させることも可能である。