Pclamp10软件的使用.ppt.ppt

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Clampex10，用于数据采集与刺激输出。

Clampt10，用于数据分析。

AxoScope10，用于背景信号的记录。

MiniDigi，双通道数字转换器。

pCLAMP10的特点,Clampex是一个强大的通用工具，她适可用于所有类型数字化数据的采集。

除了其特别擅长的膜片钳记录之外，她的功能也并不限于电压与电流钳制反应的记录。

所有可以转换为电压变化的物理参数都可以用Clampex进行记录。

例如，你可以检测与记录终板电流，测量光电倍增管输出的荧光信号，测量应变计量表的压力，或者是其他任意的模拟信号。

Clampfit是一强大的数据分析程序，对电生理数据提供了多种类型的统计，分析，转换功能，才外还包含多种设计工具。

AxoScope软件与MiniDigi数字转换器充当了传统的独立图表记录器的功能，并用于在实验的同时记录实验中的背景信号。

AXOSCOPE,AxoScope是Clampex的精简版。

它提供了几种连续记录模式，但并不提供episodicstimulation模式，所以AxoScope是无法输出刺激的。

同样，在AxoScope中也不包含MembraneTest和其他许多Clampex中的高级功能，例如LTPAssistant，JunctionPotentialCalculator和设备通讯的功能。

使用MiniDigi数模转换器（其属于pCLAMP10系统的一部分）在Clampex记录数据的同时，可将AxoScope作为一个图表记录器用来记录试验中的背景信号。

MINIDIGI1,MiniDigi1数字转换器是一个低噪声，双通道的数字转换器，是设计用来与AxoScope共同作为一个数字图表记录器使用的。

它包含两路相互独立的16-bit模拟输入通道，每一通道支持的最高采样率为1kHz。

MiniDigi1数字转换器使用USB接口与电脑相连。

MiniDigi数字转换器可与AxoScope一起使用，但不能在Clampex中使用,电脑要求：

信号连接,Clampex使用下列在Digidata1440系列数据采集系统上的BNC连接,Clampex使用下列在Digidata1320系列数据采集系统上的BNC连接：

模拟输出信号Clampex通过数字转换器上面的一个模拟输出通道来控制在试验中的钳制电压或者命令波形。

如，ANALOGOUT#0通道就应该通过一BNC接线与微电极电压/电流钳放大器的外部命令输入接口（ExternalCommandInput）相连。

如果放大器自身包含内部命令发生器，这时就要确定放大器是设置在接受外部命令控制的状态。

数字转换器上的其他模拟输出通道可以用来控制单独的钳制电位或者用来输出其他的命令波形。

模拟输入信号放大器的输出信号与数字转换器上的模拟输入通道相连。

在Clampex中，这些模拟信号被数字化后显示在相应软件窗口中，在此期间你可以将此数字信号以数据文件的形式保存在硬盘上。

数字输出Clampex支持八路TTL相兼容的数字输出。

这些输出都可以以数位模式与命令波形一起同时输出信号，这让你可以在实验的同时控制其他设备，例如溶液换样器或者微量注射仪。

这八路都可以设置为恒定输出模式，或者用序列键来控制。

Clampex也可以输出一个专有的示波器触发信号，这样就可以和示波器同步进行信号采集。

数字输入Clampex的触发输入可允许其他设备的外部触发来开始数据采集，其也可以支持触发的同时将时间，注释或标签信息直接插入数据文件。

这些需要TTL相兼容的数字输入。

Telegraph（通讯）Clampex可以接收多数放大器的“telegraph”信号，这些信号可以报告不同的增益，低通滤波还有全细胞电容补偿等放大器的相应设置。

老型号的放大器是依靠不同的BNC接口来传送不同的telegraph信号的。

要传输这些信号就必须使用电缆将放大器与数字转换器连接在一起。

Digidata1320与1440系列的数字转换器就具有专门的telegraphBNC接口。

MultiClamp700与AxoClamp900A放大器是使用计算机来进行控制的，所以telegraph信号就直接以数字化的形式传送给了Clampex从而就不需要任何的物理连线了。

在Clampex中设置Digidata1320或1440系列数字转换器,将Digidata数字转换器链接到计算机。

如果是Digidata1440A，那么电脑会显示发现新硬件向导。

请根据提示完成数字转换器的安装。

这里不需要额外的硬盘空间，所以推荐自动在硬盘中搜索驱动。

点击开始所有程序AxonLaboratorypCLAMP10.0Clampex10.0以打开Clampex软件。

打开ConfigureDigitizer对话框然后选择“Change”按钮。

在“ChangeDigitizer”对话框的“DigitizerType”列表中选择“Digidata1440Series”。

点击“Scan”按钮以侦测数字转换器。

完成后会显示“Available”并且“OK”按钮会变为可用状态。

点击“OK”按钮退出此对话框，再次点击“OK”按钮退出“Digitizer”对话框。

如此Digidata数字转换器即处于可用状态。

Clampex软件中的窗口,在主窗口之外，Clampex还包括七种窗口类型,AnalysisDataFileIndexLabBookMembraneTestResultsScopeStatistics,AnalysisWindow（分析窗口）,分析窗口用于显示已经存盘的文件，可对数据进行回顾与测量。

其中数据是以图形化的形式显示的，并且文件中所记录的来自不同信号的数据会显示在不同的子窗口中。

你可使用菜单FileOpenData命令在分析窗口中打开数据文件。

在ViewDataDisplay你可以选择以不同的方式显示数据，如以Sweeps，Continuous或Concatenated模式来显示。

在sweep模式下你可以选择任何的sweep来查看（ViewSelectSweeps），可以使一条，一部分或查看所有的sweep（ViewToggleSweepList）。

当有多条sweep可见时，可以使用“”方向按键在sweep间切换。

有多达六对的“cursors”（游标，可变动位置的垂直直线）可以用来对激活的sweep进行简单测量。

Cursortextboxes（游标文本框）中可以显示时间，幅度，采样点编号，或者是相对于对应游标的差值。

要想对这些或者其他的游标进行设置可双击游标以打开CursorProperties对话框。

前两组游标所测量轨迹的许多数值，可以通过点击分析窗口左上部的与按钮快速的输入到结果窗口中去。

LabBook,文本编辑器，它用来记录Clampex运行时所发生的事件，如打开一个protocol或改变钳制水平等。

事件会被自动的写入其中你也可以使用ToolsCommenttoLabBook命令在其中加入注释，此外你还可以直接在LabBook中键入文字。

在Clampex中的多个工具都提供了在LabBook中写入信息的选项，如MembraneTest。

LabBook窗口会一直处在开启状态，这时其被称作SystemLabBook。

它的备份可以被保存在磁盘中的其它地方用以编辑。

MembraneTest（膜检测,MembraneTest是一个用来监测在膜片钳实验的三个状态中多种相关参数的高级应用程序。

此三种状态为：

Bath：

检测封接前在浴液中的电极电阻（以前被称作“SealTest”）。

Patch：

检测封接电阻，以帮助你形成G欧封接。

Cell：

检测细胞电阻和膜电容。

你可以使用对话框上部的Stage按钮在这三种状态间进行切换。

当你从一种状态切换到另一种状态时，相应的参数值都会被记录在LabBook中。

Electroderesistance（Re，电极电阻）也被称为pipetteresistance（Rp），是电极狭窄的尖端所产生的电阻。

这一电阻并不包括电极尖端周围其他阻碍电流流动的因素所产生的电阻，这些因素包括，细胞残片，气泡，低电导溶液等。

Accessresistance（Ra，接入电阻）是电极尖端周围其他阻碍电流流动的因素所产生的电阻与电极电阻的总和。

接入电阻有时被叫做seriesresistance（Rs，串联电阻）。

这一称谓在Axon放大器中会用到。

Membraneresistance（Rm，膜电阻）是跨越细胞膜的电阻。

Totalresistance（Rt，总电阻）是膜电阻与接入电阻的总和。

当使用一个电极去封接膜的时候，如果封接成功（形成G欧封接）那么总电阻中的接入电阻就可以忽略掉，此时总电阻就基本和封接电阻是一致的。

Sealresistance（封接电阻）是电极尖端与细胞膜之间形成的封接所产生的电阻,MembraneTest会显示下列电极与胞膜特性的部分参数，显示的参数取决于窗口所处的状态：

Totalresistance（总电阻）,RtAccessresistance（输入电阻）,RaMembraneresistance（膜电阻）,RmMembranecapacitance（膜电容）,CmTimeconstant（时间常数）,TauHoldingcurrent（维持电流,可相当于漏电流）,Hold,ResultsWindow（结果窗口）,结果窗口中包含一个电子表格，它用来显示分析窗口中游标1，2还有3，4所测量的值。

这些测量值包括时间与幅度的最大值，最小值，差值，平均斜率，均值还有标准差。

你可以只选择相邻的行与列以进行复制与粘贴等操作,参数的设置,Telegraphs（通讯）,对于多数的放大器，其相关设置都可以通过telegraph而被Clampex所接受并整合。

根据放大器的不同类型，其增益、低通滤波还有全细胞电容补偿等不同设置可以通过telegraph传送，在AxoClamp900A还有MultiClamp放大器中放大器的模式还有信号换算系数（scalingfactor）与单位等也可以传送。

这样软件中的增益会根据放大器增益旋钮的设定而自动调整输入通道的信号转换系数。

低通滤波与电容补偿的telegraph设置会保存在数据文件头中。

Labbench（实验室平台）,当设置Clampex以备采集数据的时候，除了首先要设置数字转换器之外，你还必须为数模转换器设置输入信号与输出信号。

这一操作就要在LabBench中完成（ConfigureLabBench）。

Clampex允许你为每一数字转换器通道定义多个不同的signal。

对每一signal你都要设置相应的单位与转换系数以使采集的数据被正确的显示出来。

然后，当你在设置protocol时，你要在AcquireEditProtocol对话框的Input与Output标签下选择相应的通道与信号。

设置输入信号：

定义度量单位与信号失调（offset）。

使用ScaleFactorAssistant定义scalefactor。

使用软件滤波。

在将信号数字化之前添加额外的增益或者对信号进行放大。

如果你设置的是一个带有telegraph的设备，那么放大器的设置（如输出增益，滤波频率还有膜电容值）也会在此标签中显示出来。

设置OutputSignals定义OutputSignal单位与scalefactor（使用ScaleFactorAssistant）。

依照Overrides对话框中的设置（ConfigureOverrides）设置钳制电位设置数字输出通道,Overrides,多个参数通常都会在ProtocolEditor中进行设置，而Overrides对话框让你可以对此进行切换。

这些设置中关于模拟与数字钳制电位的选项是最为常用的。

如果没有勾选这些Overrides选项，那么这些钳制电位将会由不同protocol中Outputs标签内的相应设置所决定。

如果勾选了此选项，那么这些电位将始终由LabBench中Outputs标签内的相应设置所决定。

而且无论运行哪一个protocol这些设置都不会被改变。

请注意，无论使用何种方式进行控制，在RealTimeControls边栏中都可以即时的改变钳制电位水平,获取数据,在真正记录数据之前你需要为新的数据文件选定一个命名法则，还要选择一个默认的文件夹去保存它们。

此两者都在FileSetDataFileNames对话框中进行设置,ProtocolEditor（实验设计编辑器）,对于Clampex，ProtocolEditor的作用是处于核心的地位，这是实验配制的重要部分。

使用AcquireNewProtocol或EditProtocol菜单项打开，其中包含有数据采集各个方面的设置选项：

acquisitionmode（采集模式），triallength（试验长度）或者trialhierarchy（试验系统），samplinginterval（采样间隔），使用的channel与signal，commandwaveform（命令波形）形状设计，trigger（触发）的有无，统计测量，漏减，pre-sweeptrains（扫描前刺激），还有所使用的mathChannels（数学通道）等等。

当你完整配置了一系列采集设置后，其可被保存为一个单独的protocol文件（AcquireSaveProtocolAs），随后可根据需要开启（AcquireOpenProtocol）。

一个waveform（波形）包含一系列的模拟电压梯度（steps），斜度（ramps）和/或成串的电脉冲（pulses）。

一个waveform也可以是一个文件中的任意数据，这些数据通过某输出信号中输出并用以对细胞的刺激。

Waveform也被称为“commandwaveform（命令波形）”或“stimuluswaveform（刺激波形）”此外这类模拟刺激还可以和数字输出（digitaloutputs）想偶联用机控制其他设备。

一个epoch（时段）是一个waveform的其中一段，它可以被定义为一个梯度（steps），一个斜度（ramps）或一串脉冲（pulsetrain），并且在一个run中的sweep和sweep之间可以逐步的增加或减少所给出命令的幅度或时程。

一个sample（采样点）是经过A/D（模拟到数字）或D/A（数字到模拟）转化而成的数据。

在分析数据时，sample可以被看作是一些数据点。

常用的概念,一次sweep（扫描）是指一组数字化的数据，它来自于所有的输入信号，是由一系列的samples所组成。

一个sweep可容纳多达一百万的samples，这些samples会在多路信号中以同样的时间间隔收集。

在一个sweep记录的同时还可以输出一个commandwaveform（命令波形）。

在老版本的pCLAMP中sweep被称为episode（事件）。

你可以在图2.1中了解run，sweep，channel和trial之间的关系。

一个run（流段）是一组sweep。

一个run中的每一sweep可以是彼此相同的，或者也可以在sweep之间设置递变的命令幅度或时程。

一个run可容纳多达10000个sweep。

如果设定了多个run，那么这些run间的对应sweep会被软件平均而成为一个weep。

你可以在图2.1中了解run，sweep，channel和trial之间的关系。

一次trial（试验）是一个或多个run中所得到的全部二进制数据，这些数据被保存单个文件。

你可以在图2.1中了解run，sweep，channel和trial之间的关系。

一条trace（轨迹）是单个输入信号中记录的一组连续的数据采样点。

当数据以sweep显示时，那么每一trace就表示一个signal中sweep。

一个point（数据点）表示一个数据文件中的一个数据点，此概念与sample具有相似的意义。

此外point可以是不通过A/D转换器转化而得到的模拟信号，这些可以是人为创建的数据。

一个channel（通道）是一个真实的物理连接，数字或模拟的signal通过它获取或传递。

在pCLAMP中channel以数字转换器上的接口来命名：

例如模拟IN#0,数字OUT#5,一个protocol（实验设计）是为一个trial而设置的一组配置。

其中要定义数据采集的刺激模式，trial体系（比如，每一run中的sweep数目，还有每一trial中run的次数），采样率，定义waveform，以及其他许多设置选项。

这些设置都会保存在一个格式为*.pro的protocol文件中。

一个experiment（实验）应由多个不同的protocol组成，并会生成多个不同的数据文件。

在sequencekey（次序键）功能中多个protocol可被分配给不同的key，这些key可以相互诱发运行。

*.sks文件定义了这些key间的联系，所以这样一个文件可以看作是一个experiment。

在LTPAssistant（LTP助手）中所创建一组设置也会生成一个*.sks文件，同样它也可称为一个experiment。

一个event（事件）是一个生物学活动所产生的独立反应，由一输入信号获得且常常具有较短的时程。

事件具有可被监测的特征，并且可以被提取出来做进一步的数据分析。

区段性sweep中的baseline（基线）由一个trace中的起始与终止点组成，在次期间用以输出钳制电位（holdinglevel）。

Baseline也指输入信号中没有事件发生时trace所保持在的电位水平。

peak（峰值）是相对于基线的最大偏差点。

Peak可以是正的（基线上）或者是负的（基线下）。

mode（模式）在pCLAMP中一般被看作是ProtocolEditor中所设置的采样模式，这一模式决定了数据采集的触发与停止方式，此外还决定了在记录的同时是否伴随有一个刺激波形的输出（参见后面的数据采集模式）。

Mode也指放大器模式，这一模式是指放大器处在电压钳，电流钳或I=0的状态。

数据采集模式,Clampex提供了五种不同的采集模式：

Gap-freeMode（连续记录模式）,这一模式类似于图表或磁带记录仪的记录方式，在这一模式下的记录会产生大量的数据，这些数据会被连续不断的数字化，被显示出来，并且会完整的保存下来。

Variable-lengthEventsMode（可变长度事件记录模式）,在这一模式下，当某一输入信号超过阈值或者有外部触发信号时，软件即开始记录数据。

以单通道记录为例，单通道在大部分的时候是关闭的，只会在某些时段随机的爆发。

那么记录单通道电流的实验，用这一模式将是一种理想的方式。

Fixed-lengthEventsMode（固定长度事件记录模式）,在这一模式下，不管是某一输入信号超过阈值还是有外部触发信号，软件都会以同样长度的sweep来记录数据。

这种模式是记录突触时间，动作电位发放，或其他固定宽度事件的理想方式。

如果在一个固定长度事件过程中有第二个触发发生，那么第二个固定长度事件就随即开始记录。

这两个事件会在第一个事件结束前有一段重叠。

在这种方式下就不会错过任何的事件，且每一事件都有相同的时程。

High-speedOscilloscopeMode（快速扫描示波器记录模式）,这一模式就像一标准的示波器，会以sweep扫描的方式获取数据。

外部触发或自动触发都可以启动扫描，或者是当输入信号超过阈值时开始进行扫描记录。

快速扫描示波器记录模式在一个sweep期间不能启动另一sweep扫描，除此之其和固定长度事件记录模式是相同的。

EpisodicStimulationMode（区段刺激记录模式）,在以固定长度记录的同时，这一模式还可以同时输出模拟波形，钳制电位或者是数字脉冲刺激。

此模式中每一sweep不能有重叠，但可以通过内部定时器或者是手动又或者是外部脉冲来触发sweep的记录。

区段刺激记录模式适用于在全细胞膜片钳方式下电压诱发电流的研究。

例如，使用Clampex可以以不同的幅度与时程增加或减少膜电位的水平，并同时记录细胞对这些测试电压的反应。

此外这一模式还包括一些其他的特殊功能组件，其中有sweep记录前串刺激（pre-sweeptrains），在线漏电流补偿（onlineleakcurrentsubtraction），在线峰值监测与统计分析（onlinepeakdetectionandstatistics）还有在线的衍生数学通道（onlinederived-mathchannel）。

其中在线统计可以实时的绘制出峰值变化曲线。

1.设置AcquisitionMode,一旦硬件平台搭建完成而且在LabBench也设置好signal后，那么建立一个实验的第一步就是要选择acquisitionmode,TrialLength（试验长度）,在除Episodicstimulation的其他采集模式中，你必须设定trial的长度。

这一工作在Mode/Rate标签中完成。

有一选项是以不固定的时程记录数据，例如，直到占满所有的可用磁盘空间，或者直到数据文件到达4GB的上限。

此外，你可以为trial设置固定的长度。

为了设置的方便，硬盘中的剩余空间会在此框架中显示，并会以MB和时间两种度量方式来表示。

这一记录时间的长短与采样的channel数目还有采样率有关。

所以，如果磁盘空间一定的话，可以通过降低采样率来增加记录时间。

如果情况允许的话可采用fixedlengthacquisition或variablelengthacquisition的方式来代替gap-freeacquisition的记录方式来节省磁盘空间。

TrialHierarchy（试验体系）,当选择了Episodicstimulation的记录模式后Mode/Rate标签中就会出现TrialHierarchy框架并提供多种设置。

这里你需要键入sweep时程，一个run中sweep的个数，还有在每一trial中run的个数。

如果你打算从多个inputchannel记录，那么你键入的sweep长度对于每一个signal都是相同的。

一个sweep会被分为FirstHolding，LastHolding，还有Epoch三个部分，这一划分是为了与commandwaveform对应（只有Epoch中才能给与刺激）。

FirstHolding与LastHolding段都为sweep长度的1/64，系统会自动计算相应的大小，并且在这两段只能输出钳制电位。

系统在按照你配置的hierarchy记录数据的同时输出commandwaveform。

每一sweep都产生一个waveform，而且在epoch时间段内你可以设置命令波形的形式。

SamplingRate（采样率）,采样率同样也在ProtocolEditor内的Mode/Rate标签下进行设置。

每一signal都设置有采样率，所以即使是采集多个signal，每一signal也都显示有各自的采样率。

系统获取数据的总吞吐量（例如：

采样率xsignal数目）在非episodic记录模式下会显示在采样率设置区域的下方，在episodicstimulation模式下此量会显示在标签底部的右侧。

如此所设置的采样率同时也会配制给commandwaveform。

pCLAMP支持split-clock（分离时钟）采集方式，这意味着你可以定义两个不同的采样率：

Fastrate（高频率）与Slowrate（低频率）。

你可以在Waveform标签的Samplerate行中进行相应的设定。

Start-to-StartIntervals（起始间隔）,在episodicstimulation模式下的Start-t