文思怡 杨 念 罗芬兰 乔啟城

    陆军军医大学基础医学院生理学教研室，重庆 400038

    膜片钳技术采用尖端开口在1～5 μm 的硅酸盐玻璃电极与细胞膜紧密接触，形成G 欧姆级别(10～100 GΩ)的紧密封接，从而实现高信噪比的记录[1]。该技术于1976 年由德国两位科学家Neher 和Sakmann 发明，其出现革命性地推动了在单细胞水平对可兴奋细胞(神经元和心肌细胞等)放电活动及其离子通道基础的研究，为理解神经系统电活动打开了微观世界的入口[2]。自发明以来，该技术一直是生理学、神经生物学等基础学科在细胞、离子通道功能研究中不可替代的技术手段[3-4]，是医学生生理学基础课程“细胞生理学”一章中“细胞的电活动”相关内容理解的重要基础技术之一。尽管如此，就完整理解并掌握这一技术而言，由于膜片钳系统造价昂贵，且该技术在理论掌握上涉及如生物物理学、电化学等多个交叉学科知识，其在医学本科生中的实验课开展一直处于摸索阶段，并多以观摩为主，学生所获甚少。陆军军医大学(以下简称“我校”)生理教研室在长期成熟应用膜片钳技术的基础上，首先在我校生物技术四年制本科专业尝试开展系统性的膜片钳实验教学探索，并于近年将膜片钳实验教学广泛应用到本科生生理创新实验班的教学中。本文将近年来授课内容、方式及经验进行总结，以便将该基础医学领域重要技术的实验教学在更大范围内进行推广，为本科阶段引导学生创新思维和动手实践能力奠定坚实基础。

    1 膜片钳实验教学的思考和设计

    1.1 膜片钳实验教学实施背景及必要性分析

    生理学是阐述机体正常生命活动规律的科学，学习生理学要从细胞分子水平、器官和系统水平及整体水平的逻辑规律展开，同时将不同水平有机结合、相互关联、相互补充，才能全面地掌握生理学的基本理论和基本技能。由此可见，“细胞的基本功能”这一章节的学习是掌握机体所有生命活动和基本生理过程的基础。从细胞分子水平对生理学进行学习，既往教师通常采用传统的教学方法对学生进行系统的理论讲解，结合板书、图片或动画展示的方法来揭示细胞生物电活动等生理过程，但由于所涉及的知识点和相关生理过程非常抽象和复杂，对学生来说理解难度非常大。此外，针对这一章节所设计的实验课程“骨骼肌收缩”和“神经干动作电位”也是传统的验证性实验，对于学生的启发和提高作用也非常有限。在这种相对传统的医学教育模式下，大部分学生更加注重对书本理论知识和基本实验技能的掌握，通常忽视了科研能力和创新思维的提升，从长远角度来看，不利于高素质综合型医学人才的培养[5]。膜片钳技术作为生命科学研究领域最为经典的实验技术之一 ......