Method Article
الرحلان الشاردي من منبهات عصبية والخصوم خلال خارج الخلية في الجسم الحي التسجيلات هو وسيلة قوية للتلاعب المكروية في الخلايا العصبيه. ويمكن بسهولة أن يتم التلاعب هذه الأقطاب الكهربائية عن طريق الظهير multibarrel أصبع. هنا نحن تصف كيفية صنعها واستخدامها خلال التسجيلات السمعية.
في الجسم الحي من التسجيلات الخلايا العصبية واحدة تسمح للمحقق لدراسة خصائص إطلاق الخلايا العصبية، على سبيل المثال في الاستجابة للمثيرات الحسية. الخلايا العصبية تلقي عادة متعددة مثير والمثبطة المدخلات وارد و / أو صادر التي تتكامل مع بعضها البعض، ويدفعهم في نهاية المطاف خصائص استجابة الخلايا العصبية لقياس من التكامل العصبي لهذه المدخلات. لدراسة معالجة المعلومات في الأنظمة العصبية، فمن الضروري أن نفهم المدخلات المختلفة إلى الخلايا العصبية أو نظام العصبي، وخصائص محددة من هذه المدخلات. وهناك طريقة بسيطة من الناحية الفنية قوية ونسبيا لتقييم دور وظيفي من المدخلات على يقين من أن الخلية العصبية نظرا يتلقى هو حيوي وقمع عكسية أو القضاء على هذه المدخلات، وقياس التغيرات في الناتج الخلايا العصبية في الناجمة عن هذا التلاعب. ويمكن تحقيق هذا عن طريق تغيير البيئة عقاقيري الخلايا العصبية المباشرة مع إلكترونيات multibarrel أصبع الظهيرقصائد. هذه الأقطاب الكهربائية تتكون من القطب برميل تسجيل واحد وقطب المخدرات multibarrel التي يمكن أن تحمل ما يصل إلى 4 منبهات مختلفة أو متشابك الخصوم. يمكن تطبيقها وكلاء الدوائية iontophoretically في أوقات المطلوب أثناء التجربة، مما يسمح لمرة والتسليم المراقب وإعادة تشكيل عكس المدخلات متشابك. على هذا النحو، والتلاعب الدوائية من المكروية يمثل وسيلة قوية وغير مسبوقة لاختبار فرضيات محددة حول وظيفة الدوائر العصبية.
نحن هنا تصف كيف يتم تصنيع أصبع إعادة الأقطاب، وكيف يتم استخدامها خلال التجارب المجراة في. نظام يسمح لإعادة أصبع محقق للجمع بين تسجيل برميل واحد من القطب أي ممتلكات التعسفي (المقاومة، الخ حجم تلميح الشكل،) مع القطب multibarrel المخدرات. هذا هو ميزة كبيرة على أقطاب متعددة القياسية، حيث كل برميل لها أشكال مشابهة بشكل أو بآخر والممتلكات. Multibarrel هلأول مرة lectrodes أكثر من 40 عاما مضت 1-3، وخضعت لعدد من التحسينات تصميم 2،3 حتى تم إدخال نوع أصبع ظهر في 1980s 4،5. هنا نقدم مجموعة من التحسينات الهامة في إنتاج مختبر أصبع إعادة الأقطاب التي تسمح لاختراق العميق للمخ في الاستعدادات سليمة في الجسم الحي الحيوان بسبب رمح القطب رقيقة نسبيا التي تسبب أضرار طفيفة. وعلاوة على ذلك تتميز هذه الأقطاب الكهربائية من التسجيلات انخفاض مستوى الضجيج، وتعاني من انخفاض المقاومة للبرميل المخدرات الرحلان الشاردي فعالة جدا من وكلاء الدوائية المطلوب.
سحب أسلاك الزجاج
سحب أسلاك الزجاجتعديل نصائح الكهربائي
تعديل نصائح القطب. يمكن لصقها قبل الأقطاب اثنين معا، لديهم إلى تعديل. رمح من القطب واحد يحتاج إلى أن تكون عازمة قبل أن تعلق على multibarrel للتأكد من رمح المشترك لإعادة أصبع القطب النهائي رقيقة قدر الإمكان. بالإضافة إلى ذلك، غيض من القطب multibarrel يجب أن توقفت لضمان مقاومة منخفضة لالرحلان الشاردي.تجميع الخنزير ظهر الكهربائي
تجميع أصبع إعادة القطب.إعداد حلول التعبئة الكهربائي
إعداد حلول القطب التعبئة. منذ الرحلان الشاردي يتطلب جزيئات مشحونة، معظم وكلاء لا بد من حل سواء في بيئة حمضية أو قلوية (عادةتا الرقم الهيدروجيني من 3-4 عنه، أو الرقم الهيدروجيني من حوالي 8-10، على التوالي). يتم سرد عدد من المواد الكيميائية التي غالبا ما تستخدم في الرحلان الشاردي في الجدول 1. عن وكلاء التي لم يتم سردها في الجدول، تحديد قيمة من الباكاف الحمضية، فيما إذا كان من الأسهل استخدام جزيء في الحمضية أو القلوية بيئة للحفاظ على جزيء مشحون، وحل فقا لذلك. للحصول على أفضل النتائج، وخلط جميع الحلول الطازجة يوميا.ملء وإعداد أقطاب
ملء وإعداد الأقطاب الكهربائية. فقط قبل استخدام القطب الكهربائي، والعودة ملء كل برميل مع المخدرات التابعة لها، وذلك باستخدام ألياف الكربون 28 - الإبر قياس 34 المرفقة المحاقن مع مرشحات حقنة. ملء برميل 4 الخارجي للتكوين 5-برميل مع المخدرات في الاختيار، وكلوريد الصوديوم مع مركز برميل 3M وللبرميل موازنة. ملء برميل واحد تسجيل القطب الكهربائي مع كلوريد الصوديوم 3M أيضا. وإضافة إلى صبغ محلول كلوريد الصوديوم، مثل الأخضر أو الأحمر سريع الفينول تجعل من السهل أن نرى الطرف الكهربائيخلال وضع القطب الكهربائي على سطح الدماغ. إدراج القطب الكهربائي في ماسك من الإعداد تسجيل وإدراج كافة الأسلاك في برميل الزجاج المناسب. استخدام الأسلاك المعزولة من الفضة التي تمت إزالة حوالي 1 سم من العزل على الحافة. ينبغي أن يكون هناك 5 أسلاك لالكهربائي multibarrel (برميل المخدرات (4) واحد للبرميل موازنة)، بالإضافة إلى سلك مكبر للصوت لا بد من إدراجها في برميل القطب تسجيل واحد.تشغيل وحدات مضخة الرحلان الشاردي
تشغيل وحدات ضخ واختبار الرحلان الشاردي كل برميل. فإن اختبار وظيفة كل وحدة من القطب مضخة مساعدة تحديد ما إذا كان القطب برميل وظيفية. لمنع تسرب الأدوية من برميل عندما لا تكون قيد الاستعمال، والجهد في الاحتفاظ القطبية العكس كما جزيء التهمة يحتاج إلى أن يطبق.في هذه التجربة، تم تطبيق iontophoretically على مستقبلات جليكاين الاستريشينين هيدروكلوريد. منع تثبيط glycinergic عادة اطلاق يزيد في الخلايا العصبية. ويبين الشكل 4 بيانات عينة من الخلايا العصبية السمعية التي الاستجابات للمثيرات الصوت جيبية من شدة زيادة تسليمها الى آذان الحيوان سجلت. يشار إلى هذا النوع من تجربة لوظيفة الخلايا العصبية في معدل الكثافة التفريغ مباراة. بصوت أعلى الأصوات أدى إلى ارتفاع معدلات ارتفاع (المنحنى الأسود). وكان التيار الرحلان الشاردي الأولية المستخدمة خلال هذه التجربة 15 غ. بعد توصيل التيار والتغيرات في معدل كثافة وظيفة قد استقرت عند مستواها الجديد (منحنى الأزرق الداكن)، وزادت تدريجيا إلى 45 الحالي طرد، 30، و 60 NA (البرتقالي والأخضر والأزرق الفاتح والمنحنيات، ) على التوالي. في كل حالة، وسجلت ردود الخلايا العصبية على نفس النطاق من شدة الصوت بعد التغيرات التي طرأت على dischaوكان معدل الكثافة RGE ظائف ردا على طرد جديدة استقرت الحالي. وكان طرد أنسب الحالية لاستخدامها في هذا المثال 45 إلى 60 NA NA لأن هذه المستويات الحالية لم يعد تغيير الاستجابات بشكل مختلف الخلايا العصبية في. هذه النتيجة تشير إلى أن نا في 45 الحالي، وقد تم بالفعل جميع مستقبلات الخلايا العصبية التي جليكاين من حظره من قبل هيدروكلوريد الاستريشينين. لم أي زيادة أخرى من الاستريشينين الحالية والإفراج عن طرد أكثر من ذلك لا يؤدي إلى المزيد من التغييرات في وظيفة الخلايا العصبية في معدل المستوى التفريغ. بعد الانتهاء من البروتوكول، وتحول التيار من طرد. وقد تحقق الانتعاش من الردود العصبية مرة أخرى إلى خط الأساس بعد حوالي 25 دقيقة (الخط الأحمر). وهذا قد يستغرق، تبعا لنوع وكمية من المخدرات طرد، بين عدة ثوان وعدة عشرات من الدقائق.
دواء | تركيز | الرقم الهيدروجيني من الحل | مذيب | شركة | القط. # | نموذجية الاحتفاظ الحالية | التيارات الطرد نموذجية |
GABA | 500 ملي | 3،5-4،0 | DH 2 O | سيجما | A-2129 | -15 NA | نا نا ل+5 +100 |
جليكاين | 100 ملي مول | 3،5-4،0 | DH 2 O | سيجما | G-7126 | -15 NA | نا نا ل+5 +100 |
Bicuculline Methiodide | 10 ملي | 3.0 | 0،165 درهم M كلوريد الصوديوم في 2 O | سيجما | B-6889 | -15 NA | نا +5 إلى +60 NA |
الاستريشينين هيدروكلوريد | 10 ملي | 3.0 | 0،165 درهم M كلوريد الصوديوم في 2 O | سيجما | S-8753 | -15 NA | نا +5 إلى +80 NA |
حمض الجلوتاميك L- | 500 ملي | ثمانية | DH 2 O | سيجما | G-1251 | +30 NA | -10 -150 نا نا إلى |
حمض الأسبارتيك L- | 500 ملي | ثمانية | DH 2 O | سيجما | A-8949 | +30 NA | -10 -150 نا نا إلى |
حمض الكايينيك | 1 ملم | تسعة | DH 2 O | سيجما | K-0250 | +30 NA | 10nA-NA ل-100 |
الجدول 1. العقاقير شائعة الاستخدام، مع درجة الحموضة لتذويب والتركيز. الجدول يسرد ناهضات الأكثر شيوعا متشابك ومضادات استخدامها مع الرحلان الشاردي. البيئة درجة الحموضة المدرجة حسابات للضرورة استقطاب ر ذات المناظر وكلاء، وحسابات التركيز المقترحة للتقلب في فعالية بين الأدوية المختلفة.
الشكل 1. ثلاثة multibarrel ماصات بأطوال مختلفة تلميح A: تم سحب هذا غيض من القطب 5-برميل طويلة جدا ورقيقة. نلاحظ أن الطرف عازمة وميسرة للغاية. هذا النوع من غيض من الصعب جدا لكسر في قطر المطلوب. B: وهذا غيض من القطب قصيرة جدا وقصير. عندما تقدمت إلى مناطق أعمق في الدماغ، وهذا القطب يسبب تلف في الدماغ لا لزوم لها يرجع ذلك إلى حقيقة أن يصبح القطب سميكة نسبيا فقط بضعة ملليمترات بعد تلميح. C: مثال على إلكترود مع طرف سحبت بشكل صحيح. في حين يجري طويلة ورقيقة، والطرف لا تزال ثابتة ويمكن كسر بسهولة إلى القطر تلميح المطلوب.
جوري 2 "SRC =" / files/ftp_upload/4358/4358fig2.jpg "/>
الشكل 2. رسم التجمع تتلاعب القطب. ويستخدم جنبا إلى جنب مع الجمعية تتلاعب المجهر لتجميع الأقطاب أصبع الظهير. العناصر باللون الرمادي من المنتجات المتاحة تجاريا والمدرجة في الجدول 2. والبنود المخصصة ملحوظ في الزرقاء تشكيله في ورشة ميكانيكا في مؤسستنا. أنها هي 1) 1/4 بوصة مسطحات الصلب سم 43x26 الحجم مع فتحات للمرحلة نيوبورت 423 حفر فيه وفقا للنمط ثقب المقدمة من نيوبورت، 2) مرحلة إمالة تسمح يميل للجمعية في زوايا التعسفي؛ 3) أ الرابط الذي يتصاعد حامل قطب كهربائي متعدية إلى المرحلة الأعلى.
الشكل 3. صورة لأصبع القطب الخلفي العينة. A 5-منتهية برميل القطب تجميعها معا مع أ ش تسجيل واحد للبرميلectrode. ملاحظة رمح طويل من 7MM بشأن السماح لتسجيلات العميق للمخ.
الشكل 4. المعايرة من التيارات طرد. ويبين الرسم البياني معدل الكثافة وظائف الخلايا العصبية سجلت من السمع واحد بينما حفزت آذان الحيوان مع طن من كثافات مختلفة. تميل بصوت أعلى الأصوات للحصول على أسعار أعلى اطلاق النار. قبل تطبيق المخدرات، أظهرت الخلايا العصبية في معدل الكثافة وظيفة أقل المعدلات سنبلة (المنحنى الأسود). منعت التيارات طرد أعلى تدريجيا تدريجيا أكثر المستقبلات جليكاين في الخلايا العصبية، مما يؤدي إلى معدلات أعلى اطلاق تدريجيا. وكان طرد الأمثل الحالية في هذا العصبون 45-60 غ. مع هذه التيارات طرد، وقد تحقق انسداد كامل لجميع مستقبلات الخلايا العصبية في جليكاين. بعد الانتهاء من البروتوكول التجريبي، تم إنهاء الرحلان الشاردي وسمح للعصبون إلىالتعافي. وقد تحقق الشفاء الكامل عند انتعاش معدل الكثافة وظيفة مطابقة الأولية الدالة الانتعاش قبل المخدرات. مستنسخة، بإذن من جمعية الفسيولوجية الأمريكية، من كلوغ وآخرون، 1995.
وصفنا وهي تقنية تسمح للتلاعب من الخلايا العصبيه واحدة الدقيقة في الجسم الحي، بينما في الوقت نفسه يسمح لتسجيل استجابات الخلايا العصبية خلال التلاعب التجريبية. يتم التلاعب الدوائر العصبية عن طريق تطبيق iontophoretical من ناهضات متشابك والخصوم. والميزة الرئيسية لأكثر من الرحلان الشاردي هو أن طرد ضغط الرحلان الشاردي لا تتطلب الحركة المادية من السوائل من القطب إلى الأنسجة العصبية، وبالتالي لا يوجد أي قلق من تسبب تلف الأنسجة من خلال الضغوط التي مورست أو حجم السائل. فإن القيود الرئيسية من هذه التقنية هو عدم وجود معلومات عن تركيز الدواء المطلقة في الأنسجة، وحجم الأنسجة المتضررة. ومع ذلك، منذ المبالغ من وكلاء الدوائية طرد الرحلان الشاردي مع أصغر بكثير وأكثر دقة من التحكم مع طرد الضغط، والشفاء من تطبيق الدواء هو عادة أسرع بكثير مند أكثر من ذلك بكثير كاملة. وقد تم بنجاح Microiontophoresis المستخدمة في عدد من النظم العصبية والحسية وغيرها، ويتم تطبيقها بنجاح في معظم مناطق الدماغ مع تجهيز الجوهرية ضئيلة أو معدومة. والسبب هو أن بعض وكيل الدوائية قد طرد من موقع نشر التطبيق إلى الخلايا العصبية المجاورة وأيضا التحكم في خصائص استجابة الخلايا العصبية المجاورة.
تصنيع منفصلة من الأقطاب الكهربائية برميل واحد ومتعدد يسمح لمجموعة من الأقطاب الكهربائية مع خصائص التعسفي وغير ذات صلة. وسحب برميل الكهربائي معا واستخدام بعض لتسجيل وبعض لأغراض إنتاج الرحلان الشاردي نصائح الكهربائي مع خصائص مشابهة جدا، لدرجة أن نصائح القطب سيكون إما كبيرة جدا لتسجيل خلية واحدة، أو صغيرة جدا للتطبيق المخدرات. أيضا، وجود طرف واحد للبرميل تتجاوز نصائح القطب multibarrel بنحو 20 ميكرومتر يقلل إلى حد كبير من الضوضاء في التسجيلات، وهود يزيل الآثار المحتملة الحالية التباس من التيارات أو الاحتفاظ طرد على إطلاق الخلايا العصبية 3.
وأول مرة منذ إعادة أصبع multibarrel أقطاب وصف أكثر من 30 عاما 4-6 و استخدمت بنجاح كبير لتشريح الدارات العصبية 19-29 7-18. وهكذا، فإن الأسلوب في حد ذاته ليس رواية أو فريدة من نوعها. ومع ذلك، فقد تم تعديل تفاصيل معينة من إعداد واستخدام القطب الكهربائي على مر السنين، ومجموعة من التعليمات الموضحة هنا وقد ثبت أن من السهل خاصة وناجحة، ولم تنشر بالتفصيل في مكان آخر في الأدب. خاصة، والانحناء من طرف واحد برميل الكهربائي يسمح للطرف النهائي من القطب أصبع العودة إلى تكون ضئيلة نسبيا (الشكل 3)، وبالتالي، يسمح للتسجيلات من نوى العميق بأقل ضرر في الدماغ، وجاحظ من برميل واحد القطب الكهربائي على مدى عدة برميل يزيل تقريبا جميع currenر الآثار، والتي كثيرا ما يستشهد كما وضع غير مؤات للتقنية 3. قدم تفاصيل جديدة هنا مثل وجود طرف القطب مشيرا التصاعدي خلال عملية الإلتصاق ويستريح على برميل واحد في أخدود من القطب multibarrel يضمن نسبة نجاح عالية عند إنتاج أصبع إعادة الأقطاب الكهربائية. هذه التقنية سهلة نسبيا ويمكن عادة أن يلم بها مبتدئا في غضون أيام قليلة.
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
وأيد هذا العمل من قبل R01 DC 011582 (AK) وDC011555 RO1 (DJT).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
البند الاسم | الصانع | تعليق | القط. # |
بنسن الموقد | متاح من: VWR | 17928-027 | |
ثنائي مكون الاسمنت الأسنان: "الباردة العلاج" مواد طب الأسنان | شارك في الفم الأسنان فيبكو شركة الفنار | متوفرة من: نظم AM، شركة | 525000 |
ثنائي مكون الاسمنت الأسنان: أسنان السائل يشابك مجمع المواد | شارك في الفم الأسنان فيبكو شركة الفنار | متوفرة من: نظم AM، شركة | 525000 |
السائل الغراء | هنكل | متاح من: غراء سوبر LOCTITE | 01-06849 |
الدقيقة الرحلان الشاردي اونمن: Neurophore BH-2 | جهاز هارفارد | متاح من: جهاز هارفارد | 65-0200 65-0203 و |
معزول الأسلاك الفضية | AM-نظم | متاح من: AM-نظم | 785500 |
أفقية مجتذب | زيتز DMZ-العالمي بولير | متاح من: أتمتة العلمية | NA |
الصغيرة القطع تتلاعب: حامل قطب كهربائي | WPI | متاح من: WPI | M3301EH |
الصغيرة القطع تتلاعب: المرحلة الخطية | نيوبورت 423 سلسلة | متاح من: نيوبورت | 423 |
الصغيرة القطع تتلاعب: المرحلة التناوب | نيوبورت RSP-2 | متاح من:نيوبورت | RSP-2 |
الصغيرة القطع تتلاعب: Z الترجمة | نيوبورت 433 سلسلة | متاح من: نيوبورت | 433 |
الصغيرة القطع تتلاعب: قوس الزاوية 90 درجة لتجميع وZ محور س ص | نيوبورت 360-90 | متاح من: نيوبورت | 360-90 |
الصغيرة القطع تتلاعب: X ترجمة / الخطية المرحلة | نيوبورت 423 سلسلة | متاح من: نيوبورت | 423 |
الصغيرة القطع تتلاعب: ذ ترجمة / الخطية المرحلة | نيوبورت 423 | متاح من: نيوبورت سلسلة | 423 |
مجهر | Leitz Laborlux 11 | ||
المجهر: الهدف | Leitz يتزلا 10X، NA 0.25 | 519760 | |
المجهر: eypieces | Leitz يتزلا، Periplan 10x/18 | 519748 | |
المجهر: المرحلة | Leitz يتزلا | 513544 | |
Multibarrel الشعرية | N / A | متوفرة من: نظم AM، شركة | 612000 |
Sinlge برميل الشعرية (GC 150F-10) | جهاز هارفارد | متاح من: جهاز هارفارد | 30-0057 |
الرأسي مجتذب | Narishige نموذج PE-2 | ||
عناصر مخصصة مصنوعة من تتلاعب مايكرو-(علامة الضوء بlue في الشكل 1) | |||
لوحة الصلب | |||
إمالة قاعدة | |||
المرفقات للحامل قطب كهربائي | |||
الجدول 2. مصنعين وأرقام البنود من جميع المعدات واللوازم المستخدمة في العملية. |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved