Forschung durch das Department of Defense (Defense Advanced Research Projects Agency, Young Faculty Award, Grant Number N66001-09-1-2117) und NINDS (R15NS070734) finanziert.

Ein. Chirurgische Vorbereitung der Tiere Ein. Experimentelle Fächer Verwenden Mäuse der B6.Cg-Tg (Thy1-COP4/eYFP) 18Gfng / J transgenen Linie 9; JAX Stamm # 7612) oder andere Mäuse Exprimieren des blauen lichtempfindlichen Kationenkanal, Channelrhodopsin-2, des zerebralen kortikalen Neuronen. Anwendung von blauem Licht zur Hirnrinde des B6.Cg-Tg (Thy1-COP4/eYFP) 18Gfng / J transgenen Linie bewirkt, dass die pyramidalen Neuronen exprimieren Channelrhodopsin-2 zu depolarisieren und dort einer Aktionspotentiale 9,10. Als Folge der pyramidenförmigen Zellaktivierung werden lokale Interneuronen aktiviert, und der Änderung des Potentials an Neuronen ausserhalb des Stimulation 10 propagiert. Durchführung von Operationen unter sterilen Bedingungen unter Einhaltung der gültigen Richtlinien: Autoklaven chirurgische Werkzeuge und Softpacks (OP-Feld, Gaze-Pads), heiße Perle sterilisieren alle hitzeverträglich implantierten Metall-Geräte (Kanülen, Schrauben und Drähte)für 30-sec; Desinfizieren Wärme-intolerant implantierbare Geräte (LWL-Kabel, Kunststoff-Stecker) mit einem 10-Sekunden-Dip in Ethanol; Schlag Ethanol getaucht Artikel trocken Anwendung von Druckluft aus der Dose. 2. Anästhesie, Stereotaktische Platzierung und Abstand von Skull Verwenden Sie die IMPAC 6 Integrierte Multi Patient (Vet Equip Inc)-System, um die Maus zu betäuben. Verwenden Sie 5% Isoflurane/95% Sauerstoff für die Induktion und 3% Isoflurane/97% Sauerstoff für die Wartung während der Operation. Platzieren des Tieres auf einem Umluft-Wasser Decke eingestellt auf 37 C. Es ist nicht erforderlich, um die Körpertemperatur zu überwachen, wenn die Decke auf dieser Temperatur gehalten wird. 3. Vorbereiten der Schädel für Implantation Bereiten Sie die Inzisionsstelle durch Rasieren alle Felle von der Oberseite des Schädels. Der rasierte Bereich sollte sich seitlich von einem Ohr zum anderen und anterior-posterior von den Augen bis zum hinteren Ende des Schädels. Desinfizieren Sie die unbedeckte Haut mit drei AUFEINANDEe Abstriche von betadine gefolgt von Ethanol. Machen Sie eine mediale Inzision auf der Oberseite des Schädels, von zwischen den Augen auf der Rückseite des Schädels. Reinigen Sie den Schädel mit Wasserstoffperoxid und sterile Kochsalzlösung (0,9% NaCl). Blutstillung mit einem Ausbrennen Werkzeug. Suchen und markieren bregma und Lambda zur Bestimmung stereotaktischen Koordinaten. Stereotaktischen Koordinaten für Elektrode / optogenetische Reizkonfigurationen dass wir verwendet haben, sind in Tabelle 1 dargestellt und schematisch in 1A gezeigt. 4. Vorbereitung der Implantation Seiten auf Skull Verwenden Sie ein High-Speed-Dentalbohrer mit einem 0.5mm Ball Grat Bit auf jeden Implantationsstelle in den Schädel zu etablieren. Fasen die externe Marge von jedem Loch mit einem 0,7 mm Kugel Grat Bit Schraube Einführen zu erleichtern. 5. Einsetzen und Sichern von Kanülen, führt EMG-und EEG-Leads Legen EEG Schrauben (0,8 mm in der Länge, mit 2 cm 3 unbeschichtete0-Gauge verzinnten Kupfer-Bus-wire pre-verlötet Zylinderschraube) in die Löcher und fahren sie mit einem geschlitzten Handschraubendreher ca. 4-5 Umdrehungen um die gewünschte Tiefe zu erhalten. Halten Guide Kanülen in Ort mit einer stereotaktischen Kanülenhalter und dann befestigen Sie sie am Schädel und Anker mit Acrylzement. Jedes Führungskanüle sollte eine Dummy Kanüle / Stilett (Plastics Eins, Teil # C312 DC \ 1) von der Zeit der Operation enthalten zur Zeit der Experimente (10-14 Tage), um die Durchgängigkeit aufrechtzuerhalten. 6. Schließen Surgical Website Sobald EEGs und Führung Kanülen in den Schädel positioniert, sie miteinander verbinden mit zahnärztlichen Acrylzement (Lang Dental - Ortho-Jet Zement). Nach Zement-Sets, positionieren Sie den Kunststoff-Stecker (Pinnacle Technologie part # 8402) über dem getrockneten Zement Hügel. Lötmittel die Enden der Drähte, die aus EEG Zuleitungen zu den Kontakten auf der Kunststoff-Buchse. Encase die Drähte in Zement. Dann ziehen die EMG Kabel durch die Nackentransparenz Muskelns durch Einschieben in den Lauf einer 21ga Nadel durchbohrt Muskel. Binden Sie einen Doppel-Chirurgen Knoten 5-0 Nylonfaden um diese Adern nur distal, wo sie verlassen den Muskel. Naht wieder zusammen, die die Haut zurückgezogen, um das Muskelgewebe mit einzelnen Operateur unterbrochen Knoten zuzugreifen wurde, unter Verwendung einer reversen Schneiden P-3 und 5-0 Nadel Nylonnaht. 7. Postoperativen Analgesie und Recovery Verabreichen als Analgetikum Buprenorphin (0,1 mg / kg, subkutan) und Flunixinmeglumin (0,1 mg / kg, subcutan) als einem entzündungshemmenden sofort nach dem Eingriff und täglich an den Tagen 1-2 nach der Operation. Damit sich die Tiere in Standard-Kolonie Wohnbedingungen für mindestens sieben Tage vor dem Experiment zu erholen. Ohne zusätzliche Betreuung über Standard-Kolonie Gehäuse, Kanülen erwartet Patent für mindestens zwei Wochen bleiben, mit dem innewohnenden Stilette in Platz gesichert sein. EEG-und EMG-Sensoren können auch zurückzuhalten erwartetFunktionen für diese Dauer. 2. Generation von Timed Lichtpulse Ein. Programmierung von MC Stimulus Einheit Schließen Sie den MC-Stimulus-Einheit (Multi-Channel Systems) über eine USB-Verbindung zu einem Desktop-Computer. Verwenden Sie die Tabellenkalkulation wie MC-Stimulus Benutzeroberfläche, um die MC Stimulus Gerät zu programmieren. Geben Sie die gewünschte TTL (Transistor-Transistor-Logik)-Spannung für die EIN-Periode, die Dauern der Stimulus-und Aus-Perioden, die Anzahl von Zyklen pro Sekunde gewünscht, und die Gesamtzahl der wiederholten Zyklen für den gesamten Stimulus Sitzung. Für weitere Details siehe MC-Stimulus technisches Handbuch: 3. Herstellung / Montage von Fiber Optic Probes für Light Lieferung an den Cerebral Cortex <ol><li> Bedarfsartikel und Ausrüstung benötigt werden unter: <a href="http://www.thorlabs.com/Thorcat/1100/1166-D02.pdf" target="_blank">http://www.thorlabs.com/Thorcat/1100/1166-D02.pdf</a> </li><li> Schneiden und Polieren von LWL-Kabeln. <a href="http://www.thorlabs.com/Thorcat/1100/1166-D02.pdf" target="_blank">http://www.thorlabs.com/Thorcat/1100/1166-D02.pdf</a> </li></ol> 4. Montage von Rodent optogenetische Stimulations-System Ein. Schnittstelle des MC-Stimulus-Einheit und Laser Sobald das MC-Stimulus-Einheit programmiert ist, führen sie als eigenständige Signalgenerator eines 5-Volt binären EIN / AUS-Signal. Schließen Sie den MC-Stimulus Gerät mit dem TTL-fähigen Netzteil des Lasers mit BNC-Buchsen. 2. Herstellung Laser Ausgabe über Fiber Optic Cable Mit dem digitalen Display und variable Leistung Zifferblatt der Laserleistung Gerät auf manuellely regelt seine Leistung des Lasers. Schließen Sie die Laserleistung Gerät mit dem Laser über ein Flachbandkabel. Verbinden Sie den weiblichen FC (Ferrule Stecker) Glasfaser-Adapter des Lasers auf das männliche FC-Anschluss an der LWL-Patchkabel (a 3 m Länge, 200 Mikrometer Durchmesser Glas Wärmeleitung Faser Licht reflektierenden Acrylatpolymer Verkleidung ummantelt). 3. Fördern der Laser zum Tier: Rotary Kommutator Verbinden Sie den Ursprung Glasfaserkabel (3 m Länge) und die Lieferung Glasfaserkabel (45 cm lang) an gegenüberliegenden Enden der optischen Drehgelenk umschließt zwei Kollimationslinsen (Doric Linsen). Faseroptischer Drehgelenk dient als Kommutator: als das Tier bewegt über dem Käfig dreht sich die Drehverbindung zum Bruch der Lichtwellenleiter verhindern. Verwenden Kunststoffkabelbindern zur Anbringung des Kommutators auf einem Metall stehen, die über dem zylindrischen Käfig, in dem das Tier aufgenommen ist. 4. Anbringen Lieferung Fiber OpticCable to Head Restrain die Maus mit einer Hand die Maus unter einem gewölbten Handfläche Pin. Orient der Kopf zwischen den Experimentator Mittel-und Zeigefinger. Entfernen Sie die Dummy-Kanüle aus dem Führungskanüle für die LWL-Kanüle gelegt. Deaktivieren Sie das Führungskanüle von Schutt mit einer sterilen 25ga Nadel. Legen Sie die LWL-Kabel von Hand und befestigen Sie es an das Glasfasernetz Führungskanüle mit einem Gewinde Schraubverschluss aus einer Dummy-Kanüle geborgen. Steuern die Tiefe der Insertion des Glasfaserkabels im Gehirn durch eine Naht Knoten auf das faseroptische Kabel in einem festen Abstand von der flachen geschnittenen Ende gebunden. Das gesamte experimentelle Vorrichtung ist in 1B gezeigt. 5. Messung von EEG definierten Schlaf und Laktatkonzentration während optogenetische Stimulation Ein. Vorkalibrierung des Lactate Sensor Vorkalibrierung des Lactat-Sensor ist mit einer in vitro durchgeführtenKit (Pinnacle Technologie part # 7000-K1-T). Der Sensor ist äquilibriert in phosphatgepufferter Kochsalzlösung (pH 7,4), dann belichtet bis drei Konzentrationen von L-Lactat in einer schrittweisen Weise pro Hersteller Protokolle. 2. Einsetzen des Lactate Sensor-und EEG-Kabel Legen Sie die vorkalibrierten Sensors in den Schädel montiert Laktat Führungskanüle in einer Weise identisch mit dem Glasfaserkabel Einführvorgang (Abschnitt 4.4). Schließen Sie das Laktat Sensor zum Vorverstärker des Pinnacle 8.400 Biosensor mit bipolarer Steckverbindern. Bringen Sie diesen Vorverstärker an den 8-poligen Stecker auf der chirurgisch implantiert Headmount. 3. Gründung optogenetische Reizstärke Bevor die Erhebung von Daten, verwenden Sie die Laserintensität Regler, um die Intensität des optogenetische Stimulus anzupassen. Die Amplitude des EEG-Antwort wird über Tiere variieren, aufgrund von Faktoren, die bisher systematisch untersucht, eine<html> d muß durch visuelle Inspektion zu Beginn der Stimulation überprüft werden. In der Praxis wird eine Intensität von 80-120 μWatts typischerweise zu einem Anstieg der EEG-Amplitude von etwa 50% bei der Frequenz der Stimulation. Post-hoc schnelle Fourier-Analyse (siehe Abschnitt 5.5) ist notwendig, um die absolute Stärke der Reaktion zu quantifizieren. 4. Data Collection Sammeln von Daten über die Pinnacle 8400 System: <a href="http://pinnaclet.com/pal-8400.html" target="_blank">http://pinnaclet.com/pal-8400.html</a> . 5. Data Processing mit Neuroscore Klassifizieren schlafen Staaten durch visuelle Inspektion der EEG-und EMG-Daten mit dem Neuroscore Schnittstelle (DataSciences, International: <a href="http://www.datasci.com/products/software/NeuroScore_CNS_Software.asp" target="_blank">http://www.datasci.com/products/software/NeuroScore_CNS_Software.asp</a> ) oder Sirenia Schnittstelle (Pinnacle Technology:f = &quot;http://www.pinnaclet.com/sirenia.html&quot; target = &quot;_blank&quot;&gt; http://www.pinnaclet.com/sirenia.html). Prozeßdaten im Zehn-Sekunden-Epochen wake, non-rapid eye movement sleep oder rapid eye movement sleep auf EEG-und EMG-Basis. Daten speichern, wie Microsoft Excel zur weiteren Analyse und statistische Tests.

<ol>
	<li>Magistretti, P., Zigmond, M. J., Bloom, F. E., Landis, S. C., Roberts, J. L., Squire, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+Energy+Metabolism.">Brain Energy Metabolism.</a> Fundamental Neuroscience. , 389-413 (1999).</li><li>Maquet, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+glucose+utilization+during+sleep-wake+cycle+in+man+determined+by+positron+emission+tomography+and+[18F]2-fluoro-2-deoxy-D-glucose+method.">Cerebral glucose utilization during sleep-wake cycle in man determined by positron emission tomography and [18F]2-fluoro-2-deoxy-D-glucose method.</a> Brain Res. 513 (1), 136-143 (1990).</li><li>Buchsbaum, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+cerebral+glucose+metabolic+rate+in+human+sleep+assessed+by+positron+emission+tomography.">Regional cerebral glucose metabolic rate in human sleep assessed by positron emission tomography.</a> Life Sci. 45 (15), 1349-1356 (1989).</li><li>Kennedy, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+cerebral+glucose+utilization+in+non-rapid+eye+movement+sleep.">Local cerebral glucose utilization in non-rapid eye movement sleep.</a> Nature. 297 (5864), 325-327 (1982).</li><li>Pappenheimer, J. R., Koski, G., Fencl, V., Karnovsky, M. L., Krueger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extraction+of+sleep-promoting+factor+S+from+cerebrospinal+fluid+and+from+brains+of+sleep-deprived+animals.">Extraction of sleep-promoting factor S from cerebrospinal fluid and from brains of sleep-deprived animals.</a> J. Neurophysiol. 38 (6), 1299-1311 (1975).</li><li>Borbely, A. A., Achermann, P., Kryger, M. H., Roth, T., Dement, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+homeostasis+and+models+of+sleep+regulation.">Sleep homeostasis and models of sleep regulation.</a> Principles and Practice of Sleep Medicine. , 377-390 (2004).</li><li>Destexhe, A., Contreras, D., Steriade, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+analysis+of+local+field+potentials+and+unit+discharges+in+cat+cerebral+cortex+during+natural+wake+and+sleep+states.">Spatiotemporal analysis of local field potentials and unit discharges in cat cerebral cortex during natural wake and sleep states.</a> J. Neurosci. 19 (11), 4595-4608 (1999).</li><li>Astrup, J., Sorensen, P. M., Sorensen, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+and+glucose+consumption+related+to+Na+-K++transport+in+canine+brain.">Oxygen and glucose consumption related to Na+-K+ transport in canine brain.</a> Stroke. 12 (6), 726-730 (1981).</li><li>Arenkiel, B. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+light-induced+activation+of+neural+circuitry+in+transgenic+mice+expressing+channelrhodopsin-2.">In vivo light-induced activation of neural circuitry in transgenic mice expressing channelrhodopsin-2.</a> Neuron. 54 (2), 205-218 (2007).</li><li>Mateo, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Vivo+Optogenetic+Stimulation+of+Neocortical+Excitatory+Neurons+Drives+Brain-State-Dependent.">In Vivo Optogenetic Stimulation of Neocortical Excitatory Neurons Drives Brain-State-Dependent.</a> Curr. Biol. , (2011).</li><li>Wisor, J. P., Clegern, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+short-term+slow+wave+sleep+homeostasis+and+its+disruption+by+minocycline+in+the+laboratory+mouse.">Quantification of short-term slow wave sleep homeostasis and its disruption by minocycline in the laboratory mouse.</a> Neurosci. Lett. 490 (3), 165-169 (2011).</li><li>El Yacoubi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral,+neurochemical,+and+electrophysiological+characterization+of+a+genetic+mouse+model+of+depression.">Behavioral, neurochemical, and electrophysiological characterization of a genetic mouse model of depression.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100 (10), 6227-6232 (2003).</li><li>Tsunematsu, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acute+optogenetic+silencing+of+orexin/hypocretin+neurons+induces+slow-wave+sleep+in+mice.">Acute optogenetic silencing of orexin/hypocretin neurons induces slow-wave sleep in mice.</a> J. Neurosci. 31 (29), 10529-10539 (2011).</li><li>Le, S., Gruner, J. A., Mathiasen, J. R., Marino, M. J., Schaffhauser, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlation+between+ex+vivo+receptor+occupancy+and+wake-promoting+activity+of+selective+H3+receptor+antagonists.">Correlation between ex vivo receptor occupancy and wake-promoting activity of selective H3 receptor antagonists.</a> J. Pharmacol. Exp. Ther. 325 (3), 902-909 (2008).</li><li>Burmeister, J. J., Palmer, M., Gerhardt, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=L-lactate+measures+in+brain+tissue+with+ceramic-based+multisite+microelectrodes.">L-lactate measures in brain tissue with ceramic-based multisite microelectrodes.</a> Biosens. Bioelectron. 20 (9), 1772-1779 (2005).</li><li>Cardin, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+optogenetic+stimulation+and+recording+of+neurons+in+vivo+using+cell-type-specific+expression+of+Channelrhodopsin-2.">Targeted optogenetic stimulation and recording of neurons in vivo using cell-type-specific expression of Channelrhodopsin-2.</a> Nat. Protoc. 5 (2), 247-254 (2010).</li><li>Destexhe, A., Contreras, D., Steriade, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortically-induced+coherence+of+a+thalamic-generated+oscillation.">Cortically-induced coherence of a thalamic-generated oscillation.</a> Neuroscience. 92 (2), 427-443 (1999).</li><li>Liu, Z. W., Faraguna, U., Cirelli, C., Tononi, G., Gao, X. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+evidence+for+wake-related+increases+and+sleep-related+decreases+in+synaptic+strength+in+rodent+cortex.">Direct evidence for wake-related increases and sleep-related decreases in synaptic strength in rodent cortex.</a> J. Neurosci. 30 (25), 8671-8675 (2010).</li><li>Iwai, Y., Honda, S., Ozeki, H., Hashimoto, M., Hirase, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+head-mountable+LED+device+for+chronic+stimulation+of+optogenetic+molecules+in+freely+moving+mice.">A simple head-mountable LED device for chronic stimulation of optogenetic molecules in freely moving mice.</a> Neurosci. Res. 70 (1), 124-127 (2011).</li></ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Die hier vorgestellten Methoden erlauben es, die Beziehung zwischen Schlaf und Veränderungen im Gehirn Konzentration des glykolytischen Zwischenprodukt Lactat auf einer Zeitskala bisher nicht möglich zu messen. Tiere eine spontane Übergänge zwischen wake, NREMS und REMS. Darüber hinaus sind wir in der Lage, optogenetische Reize gelten, während Tiere diese Übergänge zu unterziehen. Die gesammelten Daten bisher zeigen, dass sowohl spontanen und induzierten Wellen Auswirkungen auf das Auslesen von einem Lactat-Oxid...

<table border="1"><tbody><tr><td> Komponente </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare (optional) </td></tr><tr><td> BASi Maus Führungskanüle </td><td> Pinnacle Technology / BASi Inc </td><td> 7032 </td><td></td></tr><tr><td> Lactate Biosensor </td><td> Pinnacle Technologie </td><td> 7004 </td><td></td></tr><tr><td> Kopfmontage </td><td> Pinnacle Technologie </td><td> 8402 </td><td></td></tr><tr><td> Sleep / Biosensor Recording-System </td><td> Pinnacle Technologie </td><td> 8400-K1-SL </td><td> 2 EEG-Kanäle, 1 EMG-Kanal &amp; 1 Biosensor </td></tr><tr><td> Tethered Mouse in-vitro Calibration Kit </td><td> Pinnacle Technologie </td><td> 7000-K1-T </td><td></td></tr><tr><td> Fiber Optic Führungskanüle </td><td> Plastics One </td><td> C312G </td><td> 21 Gauge Führungskanüle </td></tr><tr><td> Dummy Kanüle </td><td> Plastics One </td><td> C312DC </td><td> 21 Gauge Dummy </td></tr><tr><td> Diamant Fiber Scribe </td><td> Thorlabs </td><td> S90W </td><td></td></tr><tr><td> Fiber Connector Crimp Tool </td><td> Thorlabs </td><td> CT042 </td><td></td></tr><tr><td> Furcation Tubing </td><td> Thorlabs </td><td> FT030 </td><td> 03.0 mm </td></tr><tr><td></td><td> Thorlabs </td><td> T10S13 </td><td> Max Dia. 0,012 </td></tr><tr><td> Furcation Rohr Stripper </td><td> Thorlabs </td><td> FTS3 </td><td></td></tr><tr><td> Bare Harte Cladding Multimode Fiber </td><td> Thorlabs </td><td> BFL37-200 </td><td> 200 &amp;mgr; Core, 0,37 NA </td></tr><tr><td> Draht Snips / Kevlar Schere </td><td> Thorlabs </td><td> T865 </td><td></td></tr><tr><td> Fiber Optic Epoxy </td><td> Thorlabs </td><td> F112 </td><td></td></tr&gt; <tr><td> Fiber Stripper-Tool </td><td> Thorlabs </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Glass Polishing Platte </td><td> Thorlabs </td><td> CTG913 </td><td></td></tr><tr><td> Rubber Polishing Pad </td><td> Thorlabs </td><td> NRS913 </td><td></td></tr><tr><td> Eye Loupe </td><td> Thorlabs </td><td> JEL10 </td><td></td></tr><tr><td> Kim Wipes </td><td> Thorlabs </td><td> KW32 </td><td></td></tr><tr><td> Druckluft </td><td> Thorlabs </td><td> CA3 </td><td></td></tr><tr><td> Polieren Puck </td><td> Thorlabs </td><td> D50-xx </td><td></td></tr><tr><td> Fiber Prüfumfang </td><td> Thorlabs </td><td> CL-200 </td><td></td></tr><tr><td> Polieren Films </td><td> Thorlabs </td><td> LFG5P, LFG3P, LFG1P, LFG03P </td><td></td></tr><tr><td> FC / PC-Stecker Ende </td><td> Thorlabs </td&gt; <td> 30126G2-240 </td><td> 240 um Bore, SS Ferrule </td></tr><tr><td> MC Stimulus Einheit </td><td> Multi-Channel Systems </td><td> STG-4002 </td><td></td></tr><tr><td> MC Stimulus Software </td><td> Multi-Channel Systems </td><td> MC-Stimulus V 2.1.5 </td><td></td></tr><tr><td> Blue Laser </td><td> CrystaLaser </td><td> CL473-050-0 </td><td></td></tr><tr><td> Laser Power Supply </td><td> CrystaLaser </td><td> CL2005 </td><td></td></tr><tr><td> Fiber Optic Rotary Joint </td><td> Doric Lenses </td><td> FRJ-v4 </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Tabelle 2. Bedarfsartikel und Ausrüstung. </td></tr></tbody></table>

simultaneous electroencephalography, real-time measurement of lactate concentration and optogenetic manipulation of neuronal activity in the rodent cerebral cortex

Obwohl das Gehirn macht weniger als 5% des Körpers Massenteile, nutzt sie etwa einem Viertel der Glucose durch den Körper in Ruhe 1 verwendet. Die Funktion des non rapid eye movement sleep (NREMS), der größte Teil der Schlaf durch die Zeit, ist ungewiss. Allerdings ist ein herausragendes Merkmal der NREMS eine signifikante Reduktion der Rate der zerebralen Glucoseverwertungsstörungen relativ zu Wachheit 2-4. Diese und andere Erkenntnisse haben zu der weit verbreiteten Meinung, dass der Schlaf eine Funktion im Zusammenhang mit zerebralen Metabolismus dient geführt. Dennoch bleiben die zugrunde liegenden Mechanismen der Reduktion des zerebralen Glukosestoffwechsels während NREMS aufgeklärt werden. Ein Phänomen, das mit NREMS zerebralen Stoffwechsel auswirken könnten einhergeht, ist das Auftreten der langsamen Wellen, Schwingungen mit Frequenzen von weniger als 4 Hz, im Elektroenzephalogramm 5,6. Diese langsame Wellen auf der Ebene des Schädels oder zerebraler kortikalen Oberfläche detektiert spiegeln dieSchwingungen des zugrunde liegenden Neuronen zwischen einem depolarisiert / up Staat und einem hyperpolarisierten / down Zustand 7. Während der ausgeschaltete Zustand, noch nicht erfahren Zellen Aktionspotentiale bei Intervallen von bis zu einigen hundert Millisekunden. Restaurierung von ionischen Konzentrationsgradienten im Anschluss an Aktionspotentiale stellt eine bedeutende metabolische Belastung der Zelle 8, Fehlen von Aktionspotentialen während sich Staaten mit NREMS verbunden sein mit einem verminderten Metabolismus relativ zu wecken beitragen. Zwei technische Herausforderungen mussten, damit diese hypothetische Beziehung zu testenden adressiert werden. Zuerst war es notwendig, cerebralen Metabolismus glykolytischen mit einer zeitlichen Auflösung reflektierenden der Dynamik des zerebralen EEG messen (das heißt über Sekunden statt Minuten). Dazu maßen wir die Konzentration von Lactat, das Produkt der aerobe Glycolyse und daher ein Auslesen der Geschwindigkeit des Glukosemetabolismus in den Gehirnen der Mäuse. Lactatgemessen mit einem Lactatoxidase basierte Echtzeit-Sensor im frontalen Kortex eingebettet. Der Sensormechanismus aus einem Platin-Iridium-Elektrode durch eine Schicht aus Lactatoxidase Moleküle umgeben. Metabolismus von Lactat von Lactatoxidase produziert Wasserstoffperoxid, die einen Strom erzeugt in der Platin-Iridium-Elektrode. So ein Hochfahren der zerebralen Glykolyse gibt einen Anstieg in der Konzentration des Substrats für Lactat-Oxidase, die dann in erhöhten Strom an der Meßelektrode reflektiert wird. Es war darüber hinaus notwendig, diese Variablen zu messen, während die Manipulation der Erregbarkeit der Hirnrinde, um diese Variable von anderen Facetten NREMS isolieren. Wir entwickelten ein experimentelles System zur gleichzeitigen Messung der neuronalen Aktivität über den elecetroencephalogram, Messung der glykolytischen Fluss über einen Biosensor Lactat, und Manipulation von zerebralen Kortex neuronale Aktivität über optogenetische Aktivierung pyraMIDAL Neuronen. Wir haben dieses System genutzt werden, um die Beziehung zwischen Schlaf-bezogenen EEG-Wellenformen und die Moment-zu-Moment Dynamik der Laktat-Konzentration in der Großhirnrinde zu dokumentieren. Das Protokoll kann für jeden einzelnen an einem Studium Interesse nützlich, in frei verhalten Nagetiere, die Beziehung zwischen neuronaler Aktivität bei der zellulären Ebene und elektroenzephalographischen Energetik innerhalb des Gehirns gemessen.

<html> Wie in 2 gezeigt ist, eine Maus für optogenetische Stimulation und Laktat / EEG / EMG Datenerfassung ausgestattet erfuhr spontane Schlaf / Wach-Zustandsübergänge während EEG, EMG und zerebrale Laktatkonzentration kontinuierlich überwacht wurden. Strom am Lactat Sensors erhöht während Perioden niedriger Amplitude EEG und nahm während Perioden hoher Amplitude EEG. Wie in 3 gezeigt, sind beide Kanäle des EEG in Reaktion auf Reize optogenetische im frontale...

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Simultaneous Electroencephalography, Real-time Measurement of Lactate Concentration and Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity in the Rodent Cerebral Cortex

Es wird ein Verfahren zur Manipulation der Aktivität der zerebralen kortikalen Pyramidenzellen optogenetically während das Elektroenzephalogramm, Elektromyogramm, und zerebrale Laktatkonzentration überwacht werden beschrieben. Experimentelle Aufnahmen werden auf Kabel-tethered Mäusen durchgeführt, während sie spontane Schlaf / Wach-Zyklen. Optogenetische Ausrüstung wird in unserem Labor zusammengebaut; Kontrollgerät ist kommerziell erhältlich.

Gleichzeitige Elektroenzephalographie, Real-time Messung der Laktat-Konzentration und optogenetische Manipulation der neuronalen Aktivität in der Nagetier Cerebral Cortex

Although the brain represents less than 5% of the body  by mass, it utilizes approximately one quarter of the glucose used by the body  at rest1. The ...

simultaneous-electroencephalography-real-time-measurement-lactate

Research

JoVE Journal

Neuroscience

20.1K Aufrufe.  Washington State University. Es wird ein Verfahren zur Manipulation der Aktivität der zerebralen kortikalen Pyramidenzellen optogenetically während das Elektroenzephalogramm, Elektromyogramm, und zerebrale Laktatkonzentration überwacht werden beschrieben. Experimentelle Aufnahmen werden auf Kabel-tethered Mäusen durchgeführt, während sie spontane Schlaf / Wach-Zyklen. Optogenetische Ausrüstung wird in unserem Labor zusammengebaut; Kontrollgerät ist kommerziell erhältlich.

Serie: Simultaneous Electroencephalography, Real-time Measurement of Lactate Concentration and Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity in the Rodent Cerebral Cortex

Simultaneous fMRI and Electrophysiology in the Rodent Brain

To examine the neural basis of the blood oxygenation level dependent (BOLD) magnetic resonance imaging (MRI) signal, we have developed a rodent model in which functional MRI data and in vivo intracortical recording can be performed simultaneously. The combination of MRI and electrical recording is technically challenging because the electrodes used for recording distort the MRI images and the MRI acquisition induces noise in the electrical recording. To minimize the mutual interference of the two modalities, glass microelectrodes were used rather than metal and a noise removal algorithm was implemented for the electrophysiology data. In our studies, two microelectrodes were separately implanted in bilateral primary somatosensory cortices (SI) of the rat and fixed in place. One coronal slice covering the electrode tips was selected for functional MRI. Electrode shafts and fixation positions were not included in the image slice to avoid imaging artifacts. The removed scalp was replaced with toothpaste to reduce susceptibility mismatch and prevent Gibbs ringing artifacts in the images. The artifact structure induced in the electrical recordings by the rapidly-switching magnetic fields during image acquisition was characterized by averaging all cycles of scans for each run. The noise structure during imaging was then subtracted from original recordings. The denoised time courses were then used for further analysis in combination with the fMRI data. As an example, the simultaneous acquisition was used to determine the relationship between spontaneous fMRI BOLD signals and band-limited intracortical electrical activity. Simultaneous fMRI and electrophysiological recording in the rodent will provide a platform for many exciting applications in neuroscience in addition to elucidating the relationship between the fMRI BOLD signal and neuronal activity.

We have developed a method for simultaneous functional magnetic resonance imaging and electrophysiological recording in the rodent brain, providing a platform for the investigation of the relationship between neural activity and the blood oxygenation level dependent (BOLD) MRI signal.

Gleichzeitige fMRI und Elektrophysiologie in der Nager Gehirn

To examine the neural basis of the blood oxygenation level dependent (BOLD) magnetic resonance imaging (MRI) signal, we have developed a rodent model in ...

Forschung

Neurowissenschaften

Methods for Study of Neuronal Morphogenesis: Ex vivo RNAi Electroporation in Embryonic Murine Cerebral Cortex

The cerebral cortex directs higher cognitive functions. This six layered structure is generated in an inside-first, outside-last manner, in which the first born neurons remain closer to the ventricle while the last born neurons migrate past the first born neurons towards the surface of the brain1. In addition to neuronal migration2, a key process for normal cortical function is the regulation of neuronal morphogenesis3. While neuronal morphogenesis can be studied in vitro in primary cultures, there is much to be learned from how these processes are regulated in tissue environments.
We describe techniques to analyze neuronal migration and/or morphogenesis in organotypic slices of the cerebral cortex4,6. A pSilencer modified vector is used which contains both a U6 promoter that drives the double stranded hairpin RNA and a separate expression cassette that encodes GFP protein driven by a CMV promoter7-9. Our approach allows for the rapid assessment of defects in neurite outgrowth upon specific knockdown of candidate genes and has been successfully used in a screen for regulators of neurite outgrowth8. Because only a subset of cells will express the RNAi constructs, the organotypic slices allow for a mosaic analysis of the potential phenotypes. Moreover, because this analysis is done in a near approximation of the in vivo environment, it provides a low cost and rapid alternative to the generation of transgenic or knockout animals for genes of unknown cortical function. Finally, in comparison with in vivo electroporation technology, the success of ex vivo electroporation experiments is not dependant upon proficient surgery skill development and can be performed with a shorter training time and skill.

Methods for Study of Neuronal Morphogenesis: Ex vivo RNAi Electroporation in Embryonic Murine Cerebral Cortex

To conduct a rapid assessment of the function of genes in the development of cerebral cortex, we describe methods involving the ex vivo electroporation of plasmids co-expressing inhibitory RNA (RNAi) and GFP in murine embryonic cortex. This protocol is amenable to the study of various aspects of neurodevelopment such as neurogenesis, neuronal migration and neuronal morphogenesis including dendrite and axon outgrowth.

Methoden zur Untersuchung der neuronalen Morphogenese:<em&gt; Ex-vivo-</em&gt; RNAi Elektroporation in embryonale Murine Cerebral Cortex

The cerebral cortex directs higher cognitive functions. This six layered structure is generated in an inside-first, outside-last manner, in which the ...

Visualization and Genetic Manipulation of Dendrites and Spines in the Mouse Cerebral Cortex and Hippocampus using In utero Electroporation

In utero electroporation (IUE) has become a powerful technique to study the development of different regions of the embryonic nervous system 1-5. To date this tool has been widely used to study the regulation of cellular proliferation, differentiation and neuronal migration especially in the developing cerebral cortex 6-8. Here we detail our protocol to electroporate in utero the cerebral cortex and the hippocampus and provide evidence that this approach can be used to study dendrites and spines in these two cerebral regions.
Visualization and manipulation of neurons in primary cultures have contributed to a better understanding of the processes involved in dendrite, spine and synapse development. However neurons growing in vitro are not exposed to all the physiological cues that can affect dendrite and/or spine formation and maintenance during normal development. Our knowledge of dendrite and spine structures in vivo in wild-type or mutant mice comes mostly from observations using the Golgi-Cox method 9. However, Golgi staining is considered to be unpredictable. Indeed, groups of nerve cells and fiber tracts are labeled randomly, with particular areas often appearing completely stained while adjacent areas are devoid of staining. Recent studies have shown that IUE of fluorescent constructs represents an attractive alternative method to study dendrites, spines as well as synapses in mutant / wild-type mice 10-11 (Figure 1A). Moreover in comparison to the generation of mouse knockouts, IUE represents a rapid approach to perform gain and loss of function studies in specific population of cells during a specific time window. In addition, IUE has been successfully used with inducible gene expression or inducible RNAi approaches to refine the temporal control over the expression of a gene or shRNA 12. These advantages of IUE have thus opened new dimensions to study the effect of gene expression/suppression on dendrites and spines not only in specific cerebral structures (Figure 1B) but also at a specific time point of development (Figure 1C).
Finally, IUE provides a useful tool to identify functional interactions between genes involved in dendrite, spine and/or synapse development. Indeed, in contrast to other gene transfer methods such as virus, it is straightforward to combine multiple RNAi or transgenes in the same population of cells. 
In summary, IUE is a powerful method that has already contributed to the characterization of molecular mechanisms underlying brain function and disease and it should also be useful in the study of dendrites and spines.

Visualization and Genetic Manipulation of Dendrites and Spines in the Mouse Cerebral Cortex and Hippocampus using In utero Electroporation

This article describes in detail a protocol to electroporate in utero the cerebral cortex and the hippocampus at E14.5 in mice. We also show that this is a valuable method to study dendrites and spines in these two cerebral regions.

Visualisierung und genetische Manipulation von Dendriten und Dornen in der Maus Hirnrinde und im Hippocampus mit<em&gt; In utero</em&gt; Die Elektroporation

In utero electroporation (IUE) has become a powerful technique to study the development of different regions of the embryonic nervous system 1-5. To date ...

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs through activation of their ion channels and neurotransmitter receptors, and process information in part through activity-dependent release of gliotransmitters. Furthermore, astrocytes constitute the main uptake system for glutamate, contribute to potassium spatial buffering, as well as to GABA clearance. These cells therefore constantly monitor synaptic activity, and are thereby sensitive indicators for alterations in synaptically-released glutamate, GABA and extracellular potassium levels. Additionally, alterations in astroglial uptake activity or buffering capacity can have severe effects on neuronal functions, and might be overlooked when characterizing physiopathological situations or knockout mice. Dual recording of neuronal and astroglial activities is therefore an important method to study alterations in synaptic strength associated to concomitant changes in astroglial uptake and buffering capacities. Here we describe how to prepare hippocampal slices, how to identify stratum radiatum astrocytes, and how to record simultaneously neuronal and astroglial electrophysiological responses. Furthermore, we describe how to isolate pharmacologically the synaptically-evoked astroglial currents.

The preparation of acute brain slices from isolated hippocampi, as well as the simultaneous electrophysiological recordings of astrocytes and neurons in stratum radiatum during stimulation of schaffer collaterals is described. The pharmacological isolation of astroglial potassium and glutamate transporter currents is demonstrated.

Dual-Elektrophysiologische Recordings synaptisch-evozierte astrogliale und neuronale Antworten in Acute Hippocampusschnitte

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

Genetic Manipulation of Cerebellar Granule Neurons In Vitro and In Vivo to Study Neuronal Morphology and Migration

Developmental events in the brain including neuronal morphogenesis and migration are highly orchestrated processes. In vitro and in vivo analyses allow for an in-depth characterization to identify pathways involved in these events. Cerebellar granule neurons (CGNs) that are derived from the developing cerebellum are an ideal model system that allows for morphological analyses. Here, we describe a method of how to genetically manipulate CGNs and how to study axono- and dendritogenesis of individual neurons. With this method the effects of RNA interference, overexpression or small molecules can be compared to control neurons. In addition, the rodent cerebellar cortex is an easily accessible in vivo system owing to its predominant postnatal development. We also present an in vivo electroporation technique to genetically manipulate the developing cerebella and describe subsequent cerebellar analyses to assess neuronal morphology and migration.

Genetic Manipulation of Cerebellar Granule Neurons In Vitro and In Vivo to Study Neuronal Morphology and Migration

Neuronal morphogenesis and migration are crucial events underlying proper brain development. Here, we describe methods to genetically manipulate cultured cerebellar granule neurons and the developing cerebellum for the assessment of morphology and migratory characteristics of neurons.

Genetische Manipulation von Kleinhirnkörnerzellen<em&gt; In-vitro-</em&gt; Und<em&gt; In Vivo</em&gt;, Um neuronale Morphologie und Migration Studieren

Developmental events in the brain including neuronal morphogenesis and migration are highly orchestrated processes. In vitro and in vivo analyses allow ...

Inducing Plasticity of Astrocytic Receptors by Manipulation of Neuronal Firing Rates

Close to two decades of research has established that astrocytes in situ and in vivo express numerous G protein-coupled receptors (GPCRs) that can be stimulated by neuronally-released transmitter. However, the ability of astrocytic receptors to exhibit plasticity in response to changes in neuronal activity has received little attention. Here we describe a model system that can be used to globally scale up or down astrocytic group I metabotropic glutamate receptors (mGluRs) in acute brain slices. Included are methods on how to prepare parasagittal hippocampal slices, construct chambers suitable for long-term slice incubation, bidirectionally manipulate neuronal action potential frequency, load astrocytes and astrocyte processes with fluorescent Ca2+ indicator, and measure changes in astrocytic Gq GPCR activity by recording spontaneous and evoked astrocyte Ca2+ events using confocal microscopy. In essence, a &#8220;calcium roadmap&#8221; is provided for how to measure plasticity of astrocytic Gq GPCRs. Applications of the technique for study of astrocytes are discussed. Having an understanding of how astrocytic receptor signaling is affected by changes in neuronal activity has important implications for both normal synaptic function as well as processes underlying neurological disorders and neurodegenerative disease.

Here we describe an adaptation of protocols used to induce homeostatic plasticity in neurons for the study of plasticity of astrocytic G protein-coupled receptors. Recently used to examine changes in astrocytic group I mGluRs in juvenile mice, the method can be applied to measure scaling of various astrocytic GPCRs, in tissue from adult mice in situ and in vivo, and to gain a better appreciation of the sensitivity of astrocytic receptors to changes in neuronal activity.

Induktion von Plastizität Astrozytäre Rezeptoren durch Manipulation der neuronalen Feuerraten

Close to two decades of research has established that astrocytes in situ and in vivo express numerous G protein-coupled receptors (GPCRs) that can be ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution has been a long sought tool for neuroscientists in the systems-level search for the neural circuitry governing complex behavioral states. Optogenetics is a cutting-edge tool that is revolutionizing the field of neuroscience and represents one of the first systematic approaches to enable causal testing regarding the relation between neural signaling events and behavior. By combining optical and genetic approaches, neural signaling can be bi-directionally controlled through expression of light-sensitive ion channels (opsins) in mammalian cells. The current protocol describes delivery of specific wavelengths of light to opsin-expressing cells in deep brain structures of awake, freely-moving rodents for neural circuit modulation. Theoretical principles of light transmission as an experimental consideration are discussed in the context of performing in vivo optogenetic stimulation. The protocol details the design and construction of both simple and complex laser configurations and describes tethering strategies to permit simultaneous stimulation of multiple animals for high-throughput behavioral testing.

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

Optogenetics has become a powerful tool for use in behavioral neuroscience experiments. This protocol offers a step-by-step guide to the design and set-up of laser systems, and provides a full protocol for carrying out multiple and simultaneous in vivo optogenetic stimulations compatible with most rodent behavioral testing paradigms.

In vivo optogenetische Stimulation des Nager Central Nervous System

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Optogenetic Entrainment of Hippocampal Theta Oscillations in Behaving Mice

Extensive data on relationships of neural network oscillations to behavior and organization of neuronal discharge across brain regions call for new tools to selectively manipulate brain rhythms. Here we describe an approach combining projection-specific optogenetics with extracellular electrophysiology for high-fidelity control of hippocampal theta oscillations (5-10 Hz) in behaving mice. The specificity of the optogenetic entrainment is achieved by targeting channelrhodopsin-2 (ChR2) to the GABAergic population of medial septal cells, crucially involved in the generation of hippocampal theta oscillations, and a local synchronized activation of a subset of inhibitory septal afferents in the hippocampus. The efficacy of the optogenetic rhythm control is verified by a simultaneous monitoring of the local field potential (LFP) across lamina of the CA1 area and/or of neuronal discharge. Using this readily implementable preparation we show efficacy of various optogenetic stimulation protocols for induction of theta oscillations and for the manipulation of their frequency and regularity. Finally, a combination of the theta rhythm control with projection-specific inhibition addresses the readout of particular aspects of the hippocampal synchronization by efferent regions.

We describe the use of optogenetics and electrophysiological recordings for selective manipulations of hippocampal theta oscillations (5-10 Hz) in behaving mice. The efficacy of the rhythm entrainment is monitored using local field potential. A combination of opto- and pharmacogenetic inhibition addresses the efferent readout of hippocampal synchronization.

Optogenetische Mitnahme von Hippocampal Theta Schwingungen im Verhalten der Mäuse

Extensive data on relationships of neural network oscillations to behavior and organization of neuronal discharge across brain regions call for new tools ...

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic field pulses. The initiation of cortical activation or its modulation depends on the background activation of the neurons of the cortical region activated, the characteristics of the coil, its position and its orientation with respect to the head. TMS combined with simultaneous electrocephalography (EEG) and neuronavigation (nTMS-EEG) allows for the assessment of cortico-cortical excitability and connectivity in almost all cortical areas in a reproducible manner. This advance makes nTMS-EEG a powerful tool that can accurately assess brain dynamics and neurophysiology in test-retest paradigms that are required for clinical trials. Limitations of this method include artifacts that cover the initial brain reactivity to stimulation. Thus, the process of removing artifacts may also extract valuable information. Moreover, the optimal parameters for dorsolateral prefrontal (DLPFC) stimulation are not fully known and current protocols utilize variations from the motor cortex (M1) stimulation paradigms. However, evolving nTMS-EEG designs hope to address these issues. The protocol presented here introduces some standard practices for assessing neurophysiological functioning from stimulation to the DLPFC that can be applied in patients with treatment resistant psychiatric disorders that receive treatment such as transcranial direct current stimulation (tDCS), repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), magnetic seizure therapy (MST) or electroconvulsive therapy (ECT).

The protocol presented here is for TMS-EEG studies utilizing intracortical excitability test-retest design paradigms. The intent of the protocol is to produce reliable and reproducible cortical excitability measures for assessing neurophysiological functioning related to therapeutic interventions in the treatment of neuropsychiatric diseases such as major depression.

Kombinierte Transcranial magnetische Anregung und Elektroenzephalographie des dorsolateralen präfrontalen Kortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic ...

Simultaneous Cryosectioning of Multiple Rodent Brains

Histology and immunohistochemistry are routine methods of analysis to visualize microscopic anatomy and localize proteins within biological tissue. In neuroscience, as well as a plethora of other scientific fields, these techniques are used. Immunohistochemistry can be done on slide mounted tissue or free-floating sections. Preparing slide-mounted samples is a time intensive process. The following protocol for a technique, called the Megabrain, reduced the time taken to cryosection and mount brain tissue by up to 90% by combining multiple brains into a single frozen block. Furthermore, this technique reduced variability seen between staining rounds, in a large histochemical study. The current technique has been optimized for using rodent brain tissue in downstream immunohistochemical analyses; however, it can be applied to different scientific fields that use cryosectioning.

Here, we present a protocol to freeze and section brain tissue from multiple animals as a timesaving alternative to processing single brains. This reduces staining variability during immunohistochemistry and reduces time cryosectioning and imaging.

Gleichzeitige Kryoschneiden mehrere Nagetier Gehirne

Histology and immunohistochemistry are routine methods of analysis to visualize microscopic anatomy and localize proteins within biological tissue. In ...