Diese Arbeit wird teilweise durch Zuschüsse aus National Institutes of Health (RO1 NS059043 und RO1 ES015988), National Multiple Sclerosis Society, Roche Foundation for Anämie Research, Feldstein Medical Foundation und Shriners Hospitals for Children unterstützt. Wir möchten Dr. David Genuss für seine Anregungen bedanken. Diese Arbeit wurde teilweise durch Zuschüsse zu WD von National Institutes of Health (RO1 NS059043 und RO1 ES015988), National Multiple Sclerosis Society, und Shriners Hospitals for Children unterstützt. Wir erklären, keine konkurrierenden Interessen im Zusammenhang mit diesem Artikel.

Detaillierte Verfahren zu schaffen, Neugeborenen-Hirn-Trauma in P6 Mäusen: <ol><li> Postnatalen Tag 6 (P6) Mäuse anästhesiert mit indirekter Kühlung auf Eis bis hin zur Teilnahmslosigkeit auf schädliche Stimulation (tiefe Narkose). </li><li> Nach der Reinigung der Haut mit Alkohol, ist eine Mittellinie ventral Einschnitt in der vorderen Hals. </li><li> Unter einem Binokular ist der Bifurkation der rechten Arteria carotis communis durch leichtes Zurückziehen des M. omohyoideus und sternocleidomastoideus näherte. </li><li> Die Blende rund um die Karotisscheide wird entfernt und der proximalen inneren Ast aus dem nahe gelegenen Vagusnerv und sympathischen Ganglien mit einem Haken isoliert. Die A. carotis interna wird dann geätzt mit einer ätzenden Spitze. </li><li> Nach Verätzungen, wird der Hautschnitt vernäht, und das Tier warm gehalten, bis sie vollständig wach und kehrte dann nach der Staumauer. </li><li> Eine Stunde nach der Ligation wird das Tier in einer geschlossenen Kammer mit Stickstoff bis zu einem Niveau von 6,0% O 2 erreicht ist infundiert platziert. Das Tier wird dann 35 min Hypoxie ausgesetzt. </li><li> Nach Hypoxie Exposition, erholt sich der Mauszeiger auf einem Heizkissen (33 ° C) für 30 min und dann ist es, den Damm zurück. Zur Erstellung von Hirn-Trauma mit kombinierter Hypoxie / Ischämie und Infektion / Entzündung, ist das Tier dann intraperitoneal mit 0,015 ml Lipopolysaccharid (LPS, 1 mg / kg) injiziert. </li><li> Vier Tage post-hypoxia/ischemia sind Mäuse mit indirekter Kühlung auf Eis bis zu dem Punkt der Reaktion auf Schmerzreize, dann mit Kochsalzlösung und dann 4% Paraformaldehyd perfundiert. Brains entfernt und cryoprotected. </li></ol><img src="/files/ftp_upload/1951/1951fig1.jpg" alt="Abbildung 1" /> Abbildung 1. Charakterisierung von Hirn-Trauma in der hypoxisch / ischämischen Mausmodell mit H &amp; E Färbung. Es ist eine fokale Nekrose (Pfeile) in der weißen Hirnsubstanz ipsilateral (A) zu der Carotis-Ligation, im Vergleich zu der kontralateralen zerebralen weißen Substanz (B). Ipsilateral Nekrose und Schwerpunkte Mikroinfarkten sind im Hippocampus (C) und Thalamus (D) in den Gehirnen mit ipsilateralen zerebralen weißen Substanz Verletzungen beobachtet. Repräsentative Ergebnisse und Fakten: Mausmodelle von PVL mit Hypoxie / Ischämie und / oder Infektion / Entzündung durch einseitige carotis Ligation durch die Exposition gegenüber Hypoxie und Injektion von LPS gefolgt erreicht. Wir definieren die neue Maus-Modelle als geeignete PVL-Modelle. Neuropathologische Untersuchung des koronalen Abschnitte mit Hämatoxylin-und Eosin (H &amp; E) durch das ganze Vorderhirn Kirchenfenster zeigt fokale Nekrosen in der zentralen weißen Substanz des zerebralen Hemisphäre ipsilateral zur Carotis-Ligation (Abb. 1A), mit relativer Aussparung von Neuronen in der darüber liegenden Großhirnrinde zur kontralateralen zerebralen weißen Substanz (Abb. 1B) verglichen. In den Mittelpunkt nekrotischen weißen Substanz, gibt es Zunahme der Zelldichte, bestehend aus Makrophagen und reaktiven Astrozyten markiert, wie es charakteristisch für die menschliche Mittelpunkt PVL. In der kontralateralen zentralen weißen Substanz, die oligodendroglialen Kerne in faszikulären-like Bündeln angeordnet; dieser Architektur ist vollständig durch die fokale Nekrosen auf der ipsilateralen Seite gestört. Zu beachten ist, beobachten wir auch ipsilateral Nekrose im Hippocampus (Abb. 1C) und Thalamus (Schwerpunkt Mikroinfarkten) (Abb. 1D) in den Gehirnen mit ipsilateralen zerebralen weißen Substanz Verletzungen. Menschliche PVL auch nicht in völliger Isolation auftreten, von begleitenden grauen Substanz Läsionen. Das Markenzeichen von PVL ist die relative, wenn auch nicht vollständig, Schonung der Hirnrinde, die über dem verletzten weißen Substanz - ein Feature, das wir glauben, ist in unseren Mausmodellen. <img src="/files/ftp_upload/1951/1951fig2.jpg" alt="Abbildung 2" /> Abbildung 2. Scoring Skala von 0-5 für die Beurteilung der weißen Substanz Verletzungen durch MBP oder O1 in Mausmodellen der periventrikuläre Leukomalazie. Unsere Maus-Modellen zeigen, Merkmale von PVL sowohl auf phänotypischer und molekularer Ebene. Wir haben immunzytochemische Nachweis von Myelin basisches Protein (MBP) oder O1-Antigen verwendet werden, um Verletzungen zu bewerten, haben festgestellt, eine Standard-Skala von 0 bis 5, um die weiße Substanz Verletzungen (Abb. 2) Gäste, und haben aus der weißen Substanz Pathologie (Abb. . 3). In jüngerer Zeit hat eine nicht vorgespannte stereologische Assay wurde implementiert, um für die erste semi-quantitative Methode zu ersetzen. Darüber hinaus testen für korrelative Auswirkungen der weißen Substanz Verletzungen auf funktionelle Ergebnisse haben wir Verhaltenstests für Motorik durchgeführt. Wir haben gezeigt, dass die Mäuse auffällige motorische Defizite aufweisen bei P10-21 nach Hypoxie / Ischämie und LPS auf P6. Wir haben Bewertungskriterien mit einer Skala von 0-4 gegründet, um kontralateralen Extremität Dysfunktion bei verletzten Mäuse definieren auf P10-21. In der Regel können normale Mäuse huschen bis 30 ° Neigung (Score von 4) und erklimmen einen 45 ° Neigung ohne zu gleiten (score of 3). Verletzte Mäuse haben niedrigere Werte in Korrelation mit dem Grad der weißen Substanz Verletzungen. <img src="/files/ftp_upload/1951/1951fig3.jpg" alt="Abbildung 3" /> Abbildung 3. Charakterisierung der weißen Substanz Verletzungen durch MBP oder O1 Färbung und der Myelin-Struktur durch elektronenmikroskopische (EM). MBP und O1 Färbung zeigen Myelinverlust in weißen Hirnsubstanz ipsilateral zur Ligation, im Vergleich zu kontralateralen weißen Substanz. EM Untersuchung zeigt myelinisierte Axone in weißen Hirnsubstanz kontralateral zur Ligation und entartete Gewebe in ipsilateralen weißen Substanz. Wir gehen davon aus, dass die Errichtung der neuen Maus-Modellen der PVL wird uns erlauben, spezifische Mechanismen der PVL-wie Verletzungen der unreifen Gehirn zu studieren. Wir werden uns mit Pathogenese Verwendung von transgenen Mauslinien, die Rolle einzelner Moleküle von Interesse zu untersuchen und zu bewerten Ziele der Neuroprotektion.

<ol>
	<li>Volpe, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Neurology of newborn. , 217-276 (2001).</li><li>Deng, W., Pleasure, J., Pleasure, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progress+in+periventricular+leukomalacia.">Progress in periventricular leukomalacia.</a> Arch. Neurol. 65, 1291-1295 (2008).</li><li>Follett, P. L., Deng, W., Dai, W., Talos, D. M., Massillon, L. J., Rosenberg, P. A., Volpe, J. J., Jensen, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glutamate+receptor-mediated+oligodendrocyte+toxicity+in+periventricular+leukomalacia:+a+protective+role+for+topiramate.">Glutamate receptor-mediated oligodendrocyte toxicity in periventricular leukomalacia: a protective role for topiramate.</a> J. Neurosci. 24, 4412-4420 (2004).</li></ol>

Eine Verletzung des sich entwickelnden Gehirns führt zu verheerenden neurologischen Folgen. Auffallend ist das Muster der perinatalen Hirnschädigung stark altersabhängig. In Neugeborenen, es betrifft vor allem Großhirnrinde mit charakteristischen Verlust von Nervenzellen. Doch bei Frühgeborenen, sie selektiv wirkt weißen Hirnsubstanz mit prominenten Verletzungen zu entwickeln Oligodendrozyten, bezeichnet eine Störung periventrikuläre Leukomalazie (PVL). Die Größenordnung des Problems der Hirnschädigung in der Frühgeborenen ist außergewöhnlich. Frühgeburt und verbesserte Neugeborenen-Intensivstation zu knapp 90% des Überlebens der 13 Millionen Frühgeborenen weltweit (rund 56.000 in den USA) geboren jährlich mit einem Geburtsgewicht unter 1500 Gramm, also sehr niedrigen Geburtsgewicht Säuglinge geführt. Etwa 10% der Überlebenden später zeigen Zerebralparese und ca. 50% haben kognitive und Verhaltenstherapie Defizite. PVL ist die wichtigste Pathologie zugrunde liegenden Zerebralparese bei Frühgeborenen. Eine spezifische Therapie für PVL gibt es gegenwärtig, zum Teil wegen der Pathogenese ist nicht gut 1,2 verstanden. Obwohl die Ätiologie der PVL ist multifaktoriell, perinatale Hypoxie / Ischämie mit mütterlicher intrauterine Infektion ist vermutlich eine der Hauptursachen für PVL werden. Ein hypoxischen / ischämischen Modell der PVL in der Ratte in P7 wurde bereits 3 festgelegt. Dieses Modell ist einzigartig, da es PVL bei Frühgeborenen ähnelt. Das Kennzeichen dieses Modells ist die selektive weißen Substanz Pathologie, im Gegensatz zu der Mehrheit der Schlaganfall-Modellen, die von grauen Substanz Infarkt gekennzeichnet sind. Allerdings sollten die Grenzen der hypoxisch-ischämischen Modell in der Ratte nicht zu übersehen. Erstens ist die Ätiologie der PVL oft multifaktoriell. Neben Hypoxie / Ischämie, mütterlich-fetalen Infektion / Entzündung ist stark mit PVL verbunden. So würde in Kombination Hypoxie / Ischämie und Infektion / Entzündung bewirkt größeres PVL-like-Modelle. Das Nagetier Alter, die am besten korreliert mit der menschlichen Entwicklung Zeit der größten Gefahr für PVL Läsionen (24-32 Schwangerschaftswochen) ist postnatale weil oligodendroglialen Differenzierung ist überwiegend eine postnatale Veranstaltung in Nagetieren. Da es unmöglich ist, eine mütterlich-fetalen Infektion / Entzündung in postnatalen Alters zu produzieren, wäre es sinnvoll, eine Infektion zu einem relevanten postnatalen Entwicklungsphase zu simulieren, um ein Nagetier Modell der PVL zu schaffen. Wir haben versucht, LPS-Injektion mit der hypoxischen / ischämischen Modell bei Mäusen P6 kombinieren, um mehr klinisch relevante PVL Läsionen zu erzeugen. Zweitens erfordert die optimale Proof-of-Concept-experimentellen Ansatz für eine ursächliche Rolle eines Moleküls die Verwendung von transgenen Mäusen, genetische Manipulationen sind viel schwieriger in der Ratte als in der Maus. So haben wir versucht, unsere experimentellen Modell der PVL aus der Ratte, die Maus zu konvertieren. Mausmodelle von PVL wird dadurch wesentlich erleichtert 1) die Erforschung von Krankheiten Biologie und Pathogenese mit den verfügbaren transgenen Mausstämme, 2) Durchführung von Medikamentenstudien an Wirkstoffkandidaten mit therapeutischem Potenzial zu entdecken; 3) Prüfung des Nutzens der Stammzellen mit immundefizienten Mausstämmen.

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		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>LPS</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma</td>
<td>L4130</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Hypoxia Chamber</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>BioSpherix</td>
<td>A-30274</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Surgical hook</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>F.S.T.</td>
<td>10064-14</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

mouse models of periventricular leukomalacia

Wir beschreiben ein Protokoll für die Gründung Mausmodellen periventrikuläre Leukomalazie (PVL). PVL ist die vorherrschende Form der Hirn-Trauma bei Frühgeborenen und die häufigste Vorläufer der Zerebralparese. PVL ist durch periventrikulären weißen Substanz Schaden mit prominenten oligodendroglialen Verletzungen geprägt. Hypoxie / Ischämie mit oder ohne systemische Infektion / Entzündung sind die primären Ursachen der PVL. Wir verwenden P6 Mäuse Modelle der Neugeborenen-Hirn-Trauma durch die Induktion von Hypoxie / Ischämie mit oder ohne systemische Infektion / Entzündung mit einseitigen Carotis-Ligation durch die Exposition gegenüber Hypoxie mit oder ohne Injektion von Endotoxin Lipopolysaccharid (LPS), gefolgt erstellen. Immunhistochemie von Myelin basisches Protein (MBP) oder O1 und elektronenmikroskopische Untersuchung zeigen prominente Myelinverlust in weißen Hirnsubstanz mit zusätzlichen Schäden am Hippocampus und Thalamus. Gründung von Maus-Modellen der PVL wird erheblich erleichtern das Studium der Pathogenese der Erkrankung anhand der verfügbaren transgenen Mausstämme, Durchführung von Arzneimittelstudien in einem relativ hohen Durchsatz Weise Kandidat Therapeutika zu identifizieren und das Testen der Stammzelltransplantation mit Immunschwäche Mausstämme.

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Mouse Models of Periventricular Leukomalacia

Wir haben festgestellt, Mausmodellen periventrikuläre Leukomalazie (PVL), die vorherrschende Hirn-Trauma bei Frühgeborenen durch periventrikulären Läsionen der weißen Substanz gekennzeichnet. Hypoxie / Ischämie mit / ohne systemische Infektion sind die primären Ursachen der PVL. Einseitige carotis Ligation und Hypoxie Exposition mit / ohne Lipopolysaccharid Injektion schafft PVL-Läsionen in P6 Mäusen.

Mausmodellen periventrikuläre Leukomalazie

We describe a protocol for establishing mouse models of periventricular leukomalacia (PVL). PVL is the predominant form of brain injury in premature ...

mouse-models-of-periventricular-leukomalacia

Research

JoVE Journal

Neuroscience

29.7K Aufrufe.  University of California, Davis. Wir haben festgestellt, Mausmodellen periventrikuläre Leukomalazie (PVL), die vorherrschende Hirn-Trauma bei Frühgeborenen durch periventrikulären Läsionen der weißen Substanz gekennzeichnet. Hypoxie / Ischämie mit / ohne systemische Infektion sind die primären Ursachen der PVL. Einseitige carotis Ligation und Hypoxie Exposition mit / ohne Lipopolysaccharid Injektion schafft PVL-Läsionen in P6 Mäusen.

Serie: Mouse Models of Periventricular Leukomalacia

A Simple Composite Phenotype Scoring System for Evaluating Mouse Models of Cerebellar Ataxia

We describe a protocol for the rapid and sensitive quantification of disease severity in mouse models of cerebella ataxia. It is derived from previously published phenotype assessments in several disease models, including spinocerebellar ataxias, Huntington s disease and spinobulbar muscular atrophy. Measures include hind limb clasping, ledge test, gait and kyphosis. Each measure is recorded on a scale of 0-3, with a combined total of 0-12 for all four measures. The results effectively discriminate between affected and non-affected individuals, while also quantifying the temporal progression of neurodegenerative disease phenotypes. Measures may be analyzed individually or combined into a composite phenotype score for greater statistical power. The ideal combination of the four described measures will depend upon the disorder in question. We present an example of the protocol used to assess disease severity in a transgenic mouse model of spinocerebellar ataxia type 7 (SCA7).
Albert R. La Spada and Gwenn A. Garden contributed to this manuscript equally.

We describe a protocol for the rapid and sensitive quantification of disease severity in mouse models of cerebellar ataxia. Measures include hind limb clasping, ledge test, gait and kyphosis. This protocol effectively discriminates between affected and non-affected individuals, and detects the progression of affected individuals over time.

Eine einfache Composite-Phänotyp Scoring System für die Beurteilung von Mausmodellen zerebelläre Ataxie

We describe a protocol for the rapid and sensitive quantification of disease severity in mouse models of cerebella ataxia. It is derived from previously ...

Forschung

Neurowissenschaften

Experimental Models for Study of Retinal Pigment Epithelial Physiology and Pathophysiology

We have developed a cell culture procedure that can produce large quantities of confluent monolayers of primary human fetal retinal pigment epithelium (hfRPE) cultures with morphological, physiological and genetic characteristics of native human RPE. These hfRPE cell cultures exhibit heavy pigmentation, and electron microscopy show extensive apical membrane microvilli. The junctional complexes were identified with immunofluorescence labeling of various tight junction proteins. Epithelial polarity and function of these easily reproducible primary cultures closely resemble previously studied mammalian models of native RPE, including human. These results were extended by the development of therapeutic interventions in several animal models of human eye disease. We have focused on strategies for the removal of abnormal fluid accumulation in the retina or subretinal space. The extracellular subretinal space separates the photoreceptor outer segments and the apical membrane of the RPE and is critical for maintenance of retinal attachments and a whole host of RPE/retina interactions.

We provide a reproducible method for culturing confluent monolayers of human fetal retinal pigment epithelial cells (hfRPE) cells that exhibit morphology, physiology, polarity, and protein and gene expression patterns of adult native tissue. This work has been extended to an animal model of several eye diseases.

Experimentelle Modelle für das Studium der retinalen Pigmentepithelzellen Physiologie und Pathophysiologie

We have developed a cell culture procedure that can produce large quantities of confluent monolayers of primary human fetal retinal pigment epithelium ...

Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging

The field of mouse phenotyping with magnetic resonance imaging (MRI) is rapidly growing, motivated by the need for improved tools for characterizing and evaluating mouse models of human disease. MRI is an excellent modality for investigating genetically altered animals. It is capable of whole brain coverage, can be used in vivo, and provides multiple contrast mechanisms for investigating different aspects of neuranatomy and physiology. The advent of high-field scanners along with the ability to scan multiple mice simultaneously allows for rapid phenotyping of novel mutations.
Effective mouse MRI studies require attention to many aspects of experiment design. In this article, we will describe general methods to acquire quality images for mouse phenotyping using a system that images mice concurrently in shielded transmit/receive radio frequency (RF) coils in a common magnet (Bock et al., 2003). We focus particularly on anatomical phenotyping, an important and accessible application that has shown a high potential for impact in many mouse models at our imaging centre. Before we can provide the detailed steps to acquire such images, there are important practical considerations for both in vivo brain imaging (Dazai et al., 2004) and ex vivo brain imaging (Spring et al., 2007) that should be noted. These are discussed below.

Magnetic resonance imaging (MRI) has become an increasingly popular tool for examining the phenotype of genetically altered mice. This article illustrates the methods necessary to achieve high-throughput phenotyping of genetically altered mice using multiple-mouse MRI.

Multiple-Maus Neuroanatomische Magnetic Resonance Imaging

The field of mouse phenotyping with magnetic resonance imaging (MRI) is rapidly growing, motivated by the need for improved tools for characterizing and ...

Olfactory Assays for Mouse Models of Neurodegenerative Disease

In many neurodegenerative diseases and particularly in Parkinson&#8217;s disease, deficits in olfaction are reported to occur early in the disease process and may be a useful behavioral marker for early detection. Earlier detection in neurodegenerative disease is a major goal in the field because this is when neuroprotective therapies have the best potential to be effective. Therefore, in preclinical studies testing novel neuroprotective strategies in rodent models of neurodegenerative disease, olfactory assessment could be highly useful in determining therapeutic potential of compounds and translation to the clinic. In the present study we describe a battery of olfactory assays that are useful in measuring olfactory function in mice. The tests presented in this study were chosen because they measure olfaction abilities in mice related to food odors, social odors, and non-social odors. These tests have proven useful in characterizing novel genetic mouse models of Parkinson&#8217;s disease as well as in testing potential disease-modifying therapies.

Impairment in olfactory function is a common feature in many neurodegenerative disorders including Parkinson, Alzheimer, and Huntington diseases. In the present article, we describe a set of tests for assessing olfaction discrimination and detection in mice that can be used to measure olfactory abilities in mouse models of neurodegenerative diseases.

Riech Assays für Mausmodelle für Neurodegenerative Disease

In many neurodegenerative diseases and particularly in Parkinson&#8217;s disease, deficits in olfaction are reported to occur early in the disease process ...

3D Modeling of the Lateral Ventricles and Histological Characterization of Periventricular Tissue in Humans and Mouse

The ventricular system carries and circulates cerebral spinal fluid (CSF) and facilitates clearance of solutes and toxins from the brain. The functional units of the ventricles are ciliated epithelial cells termed ependymal cells, which line the ventricles and through ciliary action are capable of generating laminar flow of CSF at the ventricle surface. This monolayer of ependymal cells also provides barrier and filtration functions that promote exchange between brain interstitial fluids (ISF) and circulating CSF. Biochemical changes in the brain are thereby reflected in the composition of the CSF and destruction of the ependyma can disrupt the delicate balance of CSF and ISF exchange. In humans there is a strong correlation between lateral ventricle expansion and aging. Age-associated ventriculomegaly can occur even in the absence of dementia or obstruction of CSF flow. The exact cause and progression of ventriculomegaly is often unknown; however, enlarged ventricles can show regional and, often, extensive loss of ependymal cell coverage with ventricle surface astrogliosis and associated periventricular edema replacing the functional ependymal cell monolayer. Using MRI scans together with postmortem human brain tissue, we describe how to prepare, image and compile 3D renderings of lateral ventricle volumes, calculate lateral ventricle volumes, and characterize periventricular tissue through immunohistochemical analysis of en face lateral ventricle wall tissue preparations. Corresponding analyses of mouse brain tissue are also presented supporting the use of mouse models as a means to evaluate changes to the lateral ventricles and periventricular tissue found in human aging and disease. Together, these protocols allow investigations into the cause and effect of ventriculomegaly and highlight techniques to study ventricular system health and its important barrier and filtration functions within the brain.

Using MRI scans (human), 3D imaging software, and immunohistological analysis, we document changes to the brain&#8217;s lateral ventricles. Longitudinal 3D mapping of lateral ventricle volume changes and characterization of periventricular cellular changes that occur in the human brain due to aging or disease are then modeled in mice.

3D-Modellierung der Seitenventrikel und histologische Charakterisierung Periventrikuläre Tissue in Mensch und Maus

The ventricular system carries and circulates cerebral spinal fluid (CSF) and facilitates clearance of solutes and toxins from the brain. The functional ...

Using Enzyme-based Biosensors to Measure Tonic and Phasic Glutamate in Alzheimer's Mouse Models

Neurotransmitter disruption is often a key component of diseases of the central nervous system (CNS), playing a role in the pathology underlying Alzheimer's disease, Parkinson's disease, depression, and anxiety. Traditionally, microdialysis has been the most common (lauded) technique to examine neurotransmitter changes that occur in these disorders. But because microdialysis has the ability to measure slow 1-20 minute changes across large areas of tissue, it has the disadvantage of invasiveness, potentially destroying intrinsic connections within the brain and a slow sampling capability. A relatively newer technique, the microelectrode array (MEA), has numerous advantages for measuring specific neurotransmitter changes within discrete brain regions as they occur, making for a spatially and temporally precise approach. In addition, using MEAs is minimally invasive, allowing for measurement of neurotransmitter alterations in vivo. In our laboratory, we have been specifically interested in changes in the neurotransmitter, glutamate, related to Alzheimer's disease pathology. As such, the method described here has been used to assess potential hippocampal disruptions in glutamate in a transgenic mouse model of Alzheimer's disease. Briefly, the method used involves coating a multi-site microelectrode with an enzyme very selective for the neurotransmitter of interest and using self-referencing sites to subtract out background noise and interferents. After plating and calibration, the MEA can be constructed with a micropipette and lowered into the brain region of interest using a stereotaxic device. Here, the method described involves anesthetizing rTg(TauP301L)4510 mice and using a stereotaxic device to precisely target sub-regions (DG, CA1, and CA3) of the hippocampus.

Here, we describe the setup, software navigation, and data analysis for a spatially and temporally precise method of measuring tonic and phasic extracellular glutamate changes in vivo using enzyme-linked microelectrode arrays (MEA).

Enzym-basierte Biosensoren Mit Tonic und Phasic Glutamate in der Alzheimer-Maus-Modellen zu messen

Neurotransmitter disruption is often a key component of diseases of the central nervous system (CNS), playing a role in the pathology underlying ...

Exploring Deep Space - Uncovering the Anatomy of Periventricular Structures to Reveal the Lateral Ventricles of the Human Brain

Anatomy students are typically provided with two-dimensional (2D) sections and images when studying cerebral ventricular anatomy and students find this challenging. Because the ventricles are negative spaces located deep within the brain, the only way to understand their anatomy is by appreciating their boundaries formed by related structures. Looking at a 2D representation of these spaces, in any of the cardinal planes, will not enable visualisation of all of the structures that form the boundaries of the ventricles. Thus, using 2D sections alone requires students to compute their own mental image of the 3D ventricular spaces. The aim of this study was to develop a reproducible method for dissecting the human brain to create an educational resource to enhance student understanding of the intricate relationships between the ventricles and periventricular structures. To achieve this, we created a video resource that features a step-by-step guide using a fiber dissection method to reveal the lateral and third ventricles together with the closely related limbic system and basal ganglia structures. One of the advantages of this method is that it enables delineation of the white matter tracts that are difficult to distinguish using other dissection techniques. This video is accompanied by a written protocol that provides a systematic description of the process to aid in the reproduction of the brain dissection. This package offers a valuable anatomy teaching resource for educators and students alike. By following these instructions educators can create teaching resources and students can be guided to produce their own brain dissection as a hands-on practical activity. We recommend that this video guide be incorporated into neuroanatomy teaching to enhance student understanding of the morphology and clinical relevance of the ventricles.

This paper demonstrates the effective use of a fiber dissection method to reveal the superficial white matter tracts and periventricular structures of the human brain, in three-dimensional space, to aid student comprehension of ventricular morphology.

Erkunden Deep Space - Aufdeckung der Anatomie der periventrikulären Strukturen, die seitlichen Ventrikel des menschlichen Gehirns zu offenbaren

Anatomy students are typically provided with two-dimensional (2D) sections and images when studying cerebral ventricular anatomy and students find this ...

Establishing Mouse Models for Zika Virus-induced Neurological Disorders Using Intracerebral Injection Strategies: Embryonic, Neonatal, and Adult

The Zika virus (ZIKV) is a flavivirus currently endemic in North, Central, and South America. It is now established that the ZIKV can cause microcephaly and additional brain abnormalities. However, the mechanism underlying the pathogenesis of ZIKV in the developing brain remains unclear. Intracerebral surgical methods are frequently used in neuroscience research to address questions about both normal and abnormal brain development and brain function. This protocol utilizes classical surgical techniques and describes methods that allow one to model ZIKV-associated human neurological disease in the mouse nervous system. While direct brain inoculation does not model the normal mode of virus transmission, the method allows investigators to ask targeted questions concerning the consequence after ZIKV infection of the developing brain. This protocol describes embryonic, neonatal, and adult stages of intraventricular inoculation of ZIKV. Once mastered, this method can become a straightforward and reproducible technique that only takes a few hours to perform.

Here we describe a method for establishing a model of Zika virus-induced microcephaly in mouse. This protocol includes methods for embryonic, neonatal, and adult-stage intracerebral inoculation of the Zika virus.

Mausmodelle für Zika-Virus-induzierte neurologische Erkrankungen mit intrazerebrale Injektion Strategien etablieren: embryonale, Neugeborene und Erwachsene

The Zika virus (ZIKV) is a flavivirus currently endemic in North, Central, and South America. It is now established that the ZIKV can cause microcephaly ...

Adult Mouse DRG Explant and Dissociated Cell Models to Investigate Neuroplasticity and Responses to Environmental Insults Including Viral Infection

This protocol describes an ex vivo model of mouse-derived dorsal root ganglia (DRG) explant and in vitro DRG-derived co-culture of dissociated sensory neurons and glial satellite cells. These are useful and versatile models to investigate a variety of biological responses associated with physiological and pathological conditions of the peripheral nervous system (PNS) ranging from neuron-glial interaction, neuroplasticity, neuroinflammation, and viral infection. The usage of DRG explant is scientifically advantageous compared to simplistic single cells models for multiple reasons. For instance, as an organotypic culture, the DRG explant allows ex vivo transfer of an entire neuronal network including the extracellular microenvironment that play a significant role in all the neuronal and glial functions. Further, DRG explants can also be maintained ex vivo for several days and the culture conditions can be perturbed as desired. In addition, the harvested DRG can be further dissociated into an in vitro co-culture of primary sensory neurons and satellite glial cells to investigate neuronal-glial interaction, neuritogenesis, axonal cone interaction with the extracellular microenvironment, and more general, any aspect associated with the neuronal metabolism. Therefore, the DRG-explant system offers a great deal of flexibility to study a wide array of events related to biological, physiological, and pathological conditions in a cost-effective manner.

In this report, the advantages of organotypic cultures and dissociated primary cultures of mouse-derived dorsal root ganglia are highlighted to investigate a wide range of mechanisms associated with neuron-glial interaction, neuroplasticity, neuroinflammation, and response to viral infection.

Erwachsenen Maus DRG Explant und distanzierte Zellmodelle um Neuroplastizität und Antworten auf ökologische Beleidigungen einschließlich Virusinfektion zu untersuchen

This protocol describes an ex vivo model of mouse-derived dorsal root ganglia (DRG) explant and in vitro DRG-derived co-culture of dissociated sensory ...

In Vivo Electrophysiological Measurement of Compound Muscle Action Potential from the Forelimbs in Mouse Models of Motor Neuron Degeneration

Assessing the functionality of the nerve axon provides detailed information on the progression of neuromuscular disorders. Electrophysiological recordings provide a sensitive approach to measure nerve conduction in humans and rodent models. To broaden the technical possibilities for electromyography in mice, the measurement of compound muscle action potentials (CMAPs) from the brachial plexus nerve in the forelimb using needle electrodes is described here. CMAP recordings after stimulating the sciatic nerve in hindlimbs have been previously described. The newly introduced method here allows for the evaluation of the nerve conductivity at an additional site, and thus provides a more profound overview of the neuromuscular functionality. The technique provides information on both the relative number of functional axons and the myelination level. Thereby, this method can be applied to assess both axonal diseases as well as demyelinating conditions. This minimally invasive method does not require extraction of the nerve and therefore it is suitable for repeated measurements for longitudinal follow-up in the same animal. Similar recordings are performed in clinical setups to emphasize the translational relevance of the method.

In Vivo Electrophysiological Measurement of Compound Muscle Action Potential from the Forelimbs in Mouse Models of Motor Neuron Degeneration

The measurement of nerve conduction is a useful tool to assess mouse models of neurodegeneration but it is frequently only applied to stimulate the sciatic nerve in hindlimbs. Here, we describe a technique to measure compound muscle action potential (CMAP) in vivo in the mouse forelimb muscles innervated by the brachial plexus.

In Vivo Elektrophysiologische Messungen der zusammengesetzten Muskel Aktionspotential aus die Vorderbeine in Maus-Modellen der Motor Neuron Degeneration

Assessing the functionality of the nerve axon provides detailed information on the progression of neuromuscular disorders. Electrophysiological recordings ...