Sauvasolun pimeävirran muutosten mittaamiseen käytetään pääasiassa kahta mittausjärjestelyä: virtamittausta yksittäisestä sauvasolusta imupipetin avulla ja jännitemittausta kokonaisen verkkokalvon yli (ERG).
|
|
| (a) Eristetyn sauvasolun mittausjärjestely. | (b) Eristetyn verkkokalvon mittausjärjestely. |
Imupipettimittauksessa yksittäisestä sauvasolusta päästään mittaamaan suoraan pimeävirran muutoksia. Kuvassa 2.5(a) on esitetty mittausjärjestelyn periaate. Sauvasolu imetään mikropipettiin, joka on valmistettu siten, että sen sisähalkaisija on mahdollisimman tarkkaan tutkittavan solun ulkohalkaisijan suuruinen. Kun sauvasolun sisäjäsen ja ulkojäsen joutuvat eristetyiksi toisistaan, pimeävirta kulkee mittauselektroniikan kautta.
Sauvasolun pimeävirta on suuruudeltaan muutamia kymmeniä pikoampeereja, joten tämä mittausmenetelmä asettaa mittauselektroniikalle ja laitteiston häiriösuojaukselle melkoisia vaatimuksia. Tekniikka on vaativa myös mittauslaitteiston mekaniikan kannalta. Jotta mittauksen kohteena oleva solu ei altistuisi turhalle mekaaniselle rasitukselle, tulisi imupipetin paikan ja imun alipaineen säädön olla mahdollisimman tarkasti kontrolloitavissa. Sauvasolut katkeavat helposti limasillan kohdalta, mikä tapahtuukin suurimmalle osalle retinan sauvoista, kun niitä erotetaan verkkokalvosta. Oletettavasti myös suuri osa ulkoisesti ehjän näköisistä reseptoreista vaurioituu operaatiossa. Tästä johtuen hyväkuntoisen solun löytäminen mittausta varten valmistetusta preparaatista on joskus vaikeaa. Jos solu on vaurioitunut, se ei kestä pitkää mittausta, mutta hyväkuntoisen solun erottaminen vaurioituneesta on usein mahdotonta valomikroskoopilla tarkastellen.
Periaatteessa imupipettitekniikkaa voi soveltaa myös tappisolujen valovasteiden mittaamiseen. Tappien rakenteesta ja kytkeytymisestä johtuen hyväkuntoisen tapin löytäminen esim. sammakon tai salamanterin retinasta valmistetusta preparaatista on kuitenkin erittäin vaikeaa. Lisäksi tapin ulkojäsenen kartiomainen muoto ja pieni koko tekevät tappimittauksesta sauvamittausta vaativamman.
ERG-mittauksen periaate on esitetty kuvassa 2.5(b). Mittaus tapahtuu eristämällä verkkokalvon eri puolet ja asettamalla mittauselektrodit verkkokalvon molemmille puolille. Koska näköreseptorit ovat järjestyneet säännölliseen geometriaan, niiden pimeävirta kokee retinan aiheuttaman ohmisen jännitehäviön ja saa aikaan potentiaalieron verkkokalvon eri puolten välille. Valitettavasti verkkokalvon muiden hermosolujen tuottama valovastesignaali on huomattavasti voimakkaampi kuin reseptoreiden tuottama. Välittävien hermosolujen tuottama signaali voidaan kuitenkin eliminoida aspartaatilla, joka käyttäytyy näköreseptoreiden synapseissa toimivan välittäjäaineen (glutamaatti) tavoin. Aspartaatilla käsitellyssä retinassa välittävät hermosolut eivät reagoi stimulusvaloon, koska niiden kannalta näköreseptoreiden synapsit ovat koko ajan aktiivisia. Näin päästään mittaamaan verkkokalvon kaikkien näköreseptoreiden tuottamaa massapotentiaalia.
ERG-mittausta voidaan monessa suhteessa pitää helpompana tekniikkana kuin imupipettimittausta. Esimerkiksi sammakon verkkokalvon näköreseptoreiden tuottama jännitesignaali on kymmeniä mikrovoltteja eli ERG-mittauksessa signaalin ja kohinan suhde saadaan huomattavasti paremmaksi kuin imupipettimittauksessa. Samoin itse preparaatti on huomattavasti kestävämpi ja helpompi käsitellä kuin yksittäinen sauvasolu. ERG-mittauksilla on myös ongelmansa. Signaali ei ole puhdas yhden sauvasolun pimeävirta vaan siihen summautuu kaikkien reseptoreiden tuottama signaali. Sauvasoluja tutkittaessa tappien tuottaman signaalin eliminoiminen voi joskus olla hankalaa. Toisaalta ERG-signaalin avulla voidaan tutkia tappeja mittaamalla vasteita eri aallonpituuksisilla stimulusvaloilla ja sopivasti valituilla intensiteeteillä ja eliminoimalla sauvojen tuottama signaali vähentämällä ja summaamalla mitattuja vasteita. Myös glia-solukko tuottaa ERG-signaaliin ylimääräisen komponentin, jonka mukanaolo voi olla joskus ongelmallista. Yleensä ERG-signaalin valovastetta voidaan kuitenkin käyttää suorana mittarina sauvasolujen valovasteelle.