Die Autoren möchten die folgende bestätigen: Dr. Joseph Bronzino, Dr. Abu-Khamis Hassaballah, Mr. Austin RJ-LaFrance und Frau Jessica Koranda.

Dieses Protokoll ist für Mäuse von 3 und 18 Monate alt sind und die ungefähre Körpergewicht von 30-50 g) geeignet. Mäuse können von The Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME) bezogen werden. Alle chirurgischen und experimentelle Protokolle wurden von der Trinity College Animal Care und Verwenden Ausschuss genehmigt und wurden in Übereinstimmung mit der NIH Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren. 1. Tier Vorbereitung und chirurgische Verfahren <ol><li> Vorbereitung Anästhesie Cocktail Ketamin (25 mg / ml), Xylazin (2,5 mg / ml) und Acepromazin (0,5 mg / ml) enthält. Spritzen 1 ml / kg Körpergewicht in der rechten unteren Quadranten des Bauches ergänzt durch 0,2 ml / kg Injektionen alle 45 min danach, eine stabile Narkosetiefe mit dem Pedal Rückzugsreflex halten. </li><li> Bereiten narkotisierten Maus für Chirurgie durch Rasieren das Fell auf seine Schädeldecke mit einem elektrischen Rasierer. Die rasierte Fläche sollte die Mitte der Augen auf die Mitte der Ohren umfassen. Achten Sie darauf, nicht zu rasieren Whiskers, da sie Teil des Maus-Lauf sensorischen Systems sind. </li><li> Verwenden Sie Wattestäbchen zu Isopropyl-Alkohol, gefolgt von Betadine auf die rasierte Fläche auf dem Kopf an. Dann auch mit Wattestäbchen, eine kleine Menge von Mineralöl auf die Augen, um die Augäpfel aus Austrocknen zu verhindern. </li><li> Verwenden Sie Babyratte Ohr Manschetten anstelle der normalen Ohr Bars, den Kopf des Tieres auf der stereotaktischen Rahmen Gerät zu montieren. Um dies zu tun, zuerst montieren linken Ohr am linken Ohr Manschette. Dann vorsichtig mit dem rechten Ohr auf die rechte Manschette vorsichtig unterstützt den Kopf des Tieres mit einer Hand und Förderung der Ohr-Manschette mit der anderen Hand. Als nächstes legen Sie ein Heizkissen unter den Körper des Tieres und stellen Sie es auf 86 ° C Körpertemperatur aufrecht zu erhalten. </li><li> Überprüfen Sie dann für bilaterale Steifigkeit durch den Versuch, den Kopf Seite zu Seite. Das Tier richtig auf dem stereotaktischen Rahmen montiert, wenn der Kopf ist starr und kann nicht bewegt Seite zu Seite, kann aber leicht nach oben und unten schwenken. </li><li> Sanft ruhen dieMaus Schnauze auf die Nase / Zahnstangenanordnung, sicherzustellen, dass die Schneidezähne sind sanft, aber sicher in der Zahn Öffnung der Nase / Zahnleiste ruht. </li><li> Mit einem sterilen Skalpell ein Mittellinienschnitt von der Mitte des Auges zu der Mitte der Ohren. Stellen Sie sicher, das Skalpell in einem 45 °-Winkel statt und gelten genügend Druck, um durch die darunterliegende Faszie, aber nicht durch den Schädel geschnitten als dass starke Blutungen verursachen. </li><li> Verwenden Sie Wattestäbchen, um die Blende zu trennen und setzen den Schädel. Schädel der Sehenswürdigkeiten Bregma und Lambda muss deutlich sichtbar (Abbildung 1A) sein. Stellen Sie sicher, dass das Tier in den Schädel flachen Position, indem die Nase / Zahnleiste, so dass Bregma und Lambda Wahrzeichen sind bei gleichen dorsoventraler (DV)-Position (+ 0,1 mm). </li><li> Eine kleine Menge steriler Kochsalzlösung auf den Bereich und verwenden Sie Wattestäbchen vorsichtig reinigen den Schädel. Dann warten Sie 2-3 Minuten für den Schädel vollständig an der Luft trocknenbevor Sie fortfahren. </li><li> Montieren Sie eine Nadel auf der linken stereotaktischen Arm um die DV-Position des Bregma und Lambda messen. Das DV-Positionierung dieser beiden Wahrzeichen sollte innerhalb von 0,1 mm voneinander entfernt sein. Wenn nicht, wird der Nasenleiste des stereotaktischen Rahmen nach oben und unten eingestellt werden, um dies zu erreichen. </li><li> Positionieren Sie die Nadel auf Bregma seiner anterior-posterioren (AP), lateral (LAT) und dorsoventralen (DV)-Messungen aufzeichnen. Seien Sie sicher, dass die Nadel gerade berührt den Schädel und nicht es zu durchdringen. </li><li> Verwenden Sie eine Maus Hirnatlas, wie &quot;Gehirn der Maus in Stereotaktische Koordinaten&quot; ein, um die Koordinaten für die Zielstrukturen bestimmen: medial perforant Weg (MPP) in der Winkelbündels und Gyrus dentatus (DG) des Hippocampus, bezogen auf Lambda und Bregma, bzw. (siehe auch Tabelle 1). Dann, mit einem feinen Kugelschreiber oder Bleistift, diese Punkte auf dem Schädel zu markieren. </li><li> Außerdem kennzeichnen zwei weitere Punkte auf der kontralateralen Seite des Schädels. Diese Punkte wird als Masse (GND) und Referenz (REF) dienen sollte etwa 3 mm von der Mittellinie angeordnet sein und in Längsrichtung relativ zueinander (Fig. 1A, Tabelle 1). </li><li> Entfernen Sie die Nadel Marker von links stereotaktischen Arm und ersetzen Sie es mit einem elektrischen Zahnbohrer mit einer stereotaktischen Halterung ausgestattet. Setzen Sie den Bohrer über jeden markierten Punkt und kleine Bohrlöcher von ca. 0,5 mm im Durchmesser. Beim Bohren mit einem sich wiederholenden Auf-und-Ab-Bewegung und überprüfen Sie häufig, ob der Bohrer den Schädel eingedrungen, um die Gehirnoberfläche freizulegen. </li><li> Sanft, aber bestimmt eine Schraube Elektrode (# 0-80 1/8 Edelstahl-Maschinenschrauben, Schlitz Rundkopf) in jedem der kontralateralen Löcher (GND und REF) zu fahren, dass sie den kortikalen Oberfläche gerade berühren, ohne ihn zu durchdringen (Abbildung 1A ). Diese beiden Schrauben Elektroden dienen als Grund-und Referenz. </li><li> Berg anregende und Aufzeichnungselektroden in elektrode Halter an den linken und rechten stereo Arme sind. </li><li> Verbinden die stimulierenden Elektrodenanschlüsse an eine elektro Stimulator mit Stromisolierung und dem Aufzeichnungselektrodenanschluss mit einem elektroDifferenzVerstärker (Verstärkung = 1.000, Bandpaßfilter = 1 Hz-3 kHz) und dann zu einem Digital-Oszilloskop zur visuellen Inspektion von evozierten Reaktionen. Außerdem verbinden GND und REF Elektrodenanschlüsse an den Differenzverstärker. </li><li> Sanft und langsam unteren stimulierende und Aufzeichnungselektroden in 0,5 mm-Schritten, während visuell evozierten Überwachung der Reaktion auf einen Reiz Schock von 600-800 uA. Weiterhin jede Elektrode zu senken, bis sie ihre jeweiligen DV Zielposition zu erreichen und eine stereo Signal wird auf dem Oszilloskop (1B) beobachtet. </li><li> Danach können Zahnacrylzement, eine Kappe zu machen, um die Elektrodenanschlüsse in Position zu halten, jede Zahnzement, die die Haut berührt, sollte abgewischt werdensofort. Sobald die Zahnzement vollständig ausgehärtet übertragen Sie die Tier aus dem stereotaktischen Rahmen für eine saubere Nagerkäfig. Verwenden Sie eine Wärmelampe oder-Pad, um die Kerntemperatur aufrecht zu erhalten. </li><li> Überwachung der dem Tier jede Stunde, bis er das Bewusstsein wiedererlangt. Eine Injektion von Flunixin können als Analgetikum verabreicht werden. </li></ol> 2. LTP Induktion <ol><li> Lassen Sie das Tier 5-7 Tage, um sich von der Operation zu erholen. Legen Sie das Tier in der Aufnahmeumgebung, bestehend aus einem Faraday-Käfig (122 cm x 43 cm x 43 cm) mit Schallschutzmaterial ausgestattet und ein 5-Kanal-Drehkollektorverbindungs ​​die Elektrode führt zu der stimulierenden / Aufnahme-Setup. </li><li> Lassen Sie das Tier, um für 1-2 Stunden in der Aufnahmeumgebung, bevor Sie die Elektroden an den anregenden und Aufzeichnungsgeräten (siehe Schritt 1.17) akklimatisieren. </li><li> Stellen Sie die Kontrollen Stimulator zur Ausgabe 400 uA und notieren Sie die Amplitude von durchschnittlich 10 hervorgerufenen Reaktionen dafür, dass than mindestens 10 Sekunden verstreichen zwischen Reizen. Die in Abbildung 1C dargestellten Verfahren, die evozierte Reaktion zu quantifizieren. Wiederholen Sie diesen Vorgang für 600, 800, 1.000, 1.200 und 1.400 uA. </li><li> Konstrukt eine Eingangs / Ausgangskurve durch Auftragen der mittleren Amplitude der evozierten Reaktion gegen Reizstärke. Aus diesem Diagramm zu bestimmen, die Reizstärke auf 50% der Maximalamplitude gemessen wird, entspricht. Verwenden des 50%-Intensität für den Rest des Experiments. </li><li> Dann, mit 50% Reizintensität, erhalten eine Basislinie durch die Aufnahme die mittlere Amplitude von 5 evozierte jede Minute für 15 min. Wieder stellen Sie sicher, dass mindestens 10 Sekunden verstreichen zwischen Reizen. </li><li> Anschließend liefern die tetanische Stimulation, bestehend aus 10 Ausbrüche von 10 Impulsen bei 400 Hz mit einer Burst-Rate von 5 Hz bis der medialen perforant Weg ausgeliefert. Überwachen Sie die Tier engmaschig auf Anzeichen der Beschlagnahme, einschließlich nasser Hund schüttelt. Wenn das Tier einen Anfall hat die experiment sollte beendet werden und alle Daten von diesem Tier sollte von den Ergebnissen der Studie ausgeschlossen werden. </li><li> Dann weiterhin aufzeichnen die mittlere Amplitude von 5 evozierte jede Minute für 30 Minuten posttetanization. Danach Vergleichen dieses Amplitude zur Grundlinie Amplitude im Schritt 2.5 durch Berechnen der prozentualen Änderung von der Basislinie (Fig. 2) erhalten. </li><li> Nach Abschluss der Experimente wird das Tier durch Inhalation von Isofluran-Methode, die im Einklang mit den Leitlinien für Euthanasie von der American Veterinary Medical Association ist eingeschläfert. </li></ol>

<ol>
	<li>Paxinos, G., Franklin, K. B. 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> The mouse brain in stereotaxic coordinates. , (2004).</li><li>Bliss, T. V. P., Lomo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-lasting+potentiation+of+synaptic+transmission+in+the+dentate+area+of+the+anesthetized+rabbit+following+stimulation+of+the+perforant+path.">Long-lasting potentiation of synaptic transmission in the dentate area of the anesthetized rabbit following stimulation of the perforant path.</a> J. Physiol. 232, 331-356 (1973).</li><li>Blaise, J. H., Bronzino, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+stimulus+frequency+and+age+on+bidirectional+synaptic+plasticity+in+the+dentate+gyrus+of+freely+moving+rats.">Effects of stimulus frequency and age on bidirectional synaptic plasticity in the dentate gyrus of freely moving rats.</a> Exp. Neurol. 182, 497-506 (2003).</li><li>Blaise, J. H., Koranda, J. L., Chow, U., Haines, K. E., Dorward, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neonatal+isolation+stress+alters+bidirectional+long-term+synaptic+plasticity+in+amygdalo-hippocampal+synapses+in+freely+behaving+adult+rats.">Neonatal isolation stress alters bidirectional long-term synaptic plasticity in amygdalo-hippocampal synapses in freely behaving adult rats.</a> Brain Res. 1193, 25-33 (2008).</li><li>Koranda, J. L., Masino, S. A., Blaise, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bidirectional+synaptic+plasticity+in+the+dentate+gyrus+of+the+awake+freely+behaving+mouse.">Bidirectional synaptic plasticity in the dentate gyrus of the awake freely behaving mouse.</a> J. Neurosci. Methods. 167, 160-166 (2008).</li><li>Cooke, S. F., 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=Autophosphorylation+of+alphaCaMKII+is+not+a+general+requirement+for+NMDA+receptor-dependent+LTP+in+the+adult+mouse.">Autophosphorylation of alphaCaMKII is not a general requirement for NMDA receptor-dependent LTP in the adult mouse.</a> J. Physiol. 574, 805-818 (2006).</li><li>Davis, S., Bliss, T. V., Dutrieux, G., Laroche, S., Errington, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+and+duration+of+long-term+potentiation+in+the+hippocampus+of+the+freely+moving+mouse.">Induction and duration of long-term potentiation in the hippocampus of the freely moving mouse.</a> J. Neurosci. Methods. 75, 75-80 (1997).</li><li>Jones, M. W., Peckham, H. M., Errington, M. L., Bliss, T. V., Routtenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+plasticity+in+the+hippocampus+of+awake+C57BL/6+and+DBA/2+mice:+interstrain+differences+and+parallels+with+behavior.">Synaptic plasticity in the hippocampus of awake C57BL/6 and DBA/2 mice: interstrain differences and parallels with behavior.</a> Hippocampus. 11, 391-396 (2001).</li><li>Zhang, T. A., Tang, J., Pidoplichko, V. I., Dani, 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=Addictive+nicotine+alters+local+circuit+inhibition+during+the+induction+of+in+vivo+hippocampal+synaptic+potentiation.">Addictive nicotine alters local circuit inhibition during the induction of in vivo hippocampal synaptic potentiation.</a> J. Neurosci. 30, 6443-6453 (2010).</li><li>Tang, J., Dani, 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=Dopamine+enables+in+vivo+synaptic+plasticity+associated+with+the+addictive+drug+nicotine.">Dopamine enables in vivo synaptic plasticity associated with the addictive drug nicotine.</a> Neuron. 63, 673-682 (2009).</li></ol>

Autoren haben nichts zu offenbaren.

In diesem Protokoll haben wir eine zuverlässige und einfache Methode zur Untersuchung LTP in der GD in frei verhalten Mäusen gezeigt. Während viele Studien von LTP an wachen Ratten durchgeführt wurden 3,4, haben nur sehr wenige an wachen Mäusen vor allem aufgrund der technischen Komplexität durch die begrenzte Hirn Immobilien in Mäusen und dem Gewicht der Elektrode headstages bezogen auf das durchschnittliche Gewicht der gestellten durchgeführt worden 5 Mäuse. Die wenigen Studien, die LTP ...

Die Entwicklung der Technik, um Gene zu manipulieren hat transgenen und Knockout-Mausmodellen von fast jedem neurodegenerative und neurologische Krankheiten hergestellt. Dies hat Übersetzung von elektrophysiologischen Forschungstechniken zuvor in größeren Nagetieren zur Maus-Tiermodell verwendet wird, bedingt. Ein solcher neurophysiologische Untersuchung Technik ist die Verwendung Langzeitpotenzierung (LTP), die Wirksamkeit der synaptischen Verbindungen im neuronalen Netzwerken in verschiedenen neuropathologischen Störungen beteiligt testen. Dieses Protokoll beschreibt Techniken für zuverlässige elektrophysiologische Untersuchung von LTP in frei verhalten Mäusen. Der Vorteil dieses Protokolls über andere ist, dass es einfach und leicht zu implementieren, es ist auch eher weniger kostspielig, da es weder die Verwendung von teuren computergesteuerten Mikroantriebssystems oder Feldeffekttransistor headstages erfordern, und unseres Wissens ist die erste Video-Protokoll von chronischen elektrophysiologischen Ableitungen to studieren LTP in frei verhalten Mäusen. Zu diesem Zweck beschreiben wir in diesem Artikel einfache Methoden zur Untersuchung von Langzeit-Potenzierung im frei verhalten Mäusen. Diese Methoden leicht an transgenen und Knockout-Mausmodellen der neuropathologischen Störungen übersetzt werden.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="514">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Ketamine (100 mg/ml)</td>
			<td style="width:104px;">Henry Schein</td>
			<td style="width:137px;">10177</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Xylazine (20 mg/ml)</td>
			<td style="width:104px;">Henry Schein</td>
			<td style="width:137px;">33197</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Acepromazine (10 mg/ml)</td>
			<td style="width:104px;">Henry Schein</td>
			<td style="width:137px;">2177</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">Dental acrylic powder</td>
			<td style="width:104px;">Lang Dental Manufacturing Co.</td>
			<td style="width:137px;">1330CLR</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">Dental acrylic liquid</td>
			<td style="width:104px;">Lang Dental Manufacturing Co.</td>
			<td style="width:137px;">1306CLR</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">Tungsten wire (0.127 mm)</td>
			<td style="width:104px;">World Precision Instruments</td>
			<td style="width:137px;">TGW0515</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">Stainless Steel Hypodermic Tubing (0.286 mm)</td>
			<td style="width:104px;">World Precision Instruments</td>
			<td style="width:137px;">832400</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Flunixin (50 mg/ml)</td>
			<td style="width:104px;">Henry Schein</td>
			<td style="width:137px;">14165</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Epoxilyte</td>
			<td style="width:104px;">Superior Essex</td>
			<td style="width:137px;">EP 6001-M</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">Stainless steel wire insert (0.2 mm)</td>
			<td style="width:104px;">World Precision Instruments</td>
			<td>792900</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Stereotaxic frame apparatus</td>
			<td style="width:95px;">Kopf Instruments</td>
			<td style="width:137px;">Model 902</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Ear cuffs (ear cups)</td>
			<td style="width:95px;">Kopf Instruments</td>
			<td style="width:137px;">Model 921&#160;</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Electrophysiological stimulator</td>
			<td style="width:95px;">Astro-Med, Inc.</td>
			<td style="width:137px;">S88</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">Digital oscilloscope</td>
			<td style="width:95px;">B &#38; K Precision Corp.</td>
			<td style="width:137px;">2542</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Current isolation unit</td>
			<td style="width:95px;">Astro-Med, Inc.</td>
			<td style="width:137px;">PSIU-6</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:195px;">Differential amplifier</td>
			<td style="width:95px;">World Precision Instruments, Inc.</td>
			<td style="width:137px;">DAM-50</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Commutator</td>
			<td style="width:95px;">Plastics One</td>
			<td style="width:137px;">SLC6</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Dental drill</td>
			<td style="width:95px;">Stoelting</td>
			<td style="width:137px;">58650</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

long-term potentiation of perforant pathway-dentate gyrus synapse in freely behaving mice

Untersuchungen der Langzeit-Potenzierung der synaptischen Wirksamkeit, eine leistungsabhängige synaptische Phänomen mit Eigenschaften, die es attraktiv als potentielle zelluläre Mechanismus zugrunde liegende Lern-und Informationsspeicher machen, sind seit langem verwendet worden, um die Physiologie der verschiedenen neuronalen im Hippocampus, Amygdala aufzuklären und anderen limbischen und kortikalen Strukturen. In diesem Sinne, transgenen Mausmodellen für neurologische Erkrankungen stellen nützliche Plattformen, um Langzeit-Potenzierung (LTP) Studien durchzuführen, um ein besseres Verständnis der Rolle von Genen in normalen und abnormalen synaptische Kommunikation in neuronalen Netzwerken in Lernen, Emotion und Information beteiligt entwickeln Verarbeitung. Dieser Artikel beschreibt Methoden für die Induktion von LTP zuverlässig in der frei verhalten Maus. Diese Methoden können in den Studien von transgenen verwendet werden und Knockout Mausmodelle verhalten frei von neurodegenerativen Erkrankungen.

Tabelle 1 zeigt die Koordinaten für DG und mPP wie in diesem Protokoll verwendet 1A zeigt die Markierungen für die Zielstrukturen auf den Schädel;.. Auch gezeigt, sind die Lage der Boden-und Referenzelektroden 1B zeigt repräsentativ hervorgerufene Reaktion zeichnet sowohl vor und posttetanization im gleichen Tier. Beachten Sie, dass die posttetanization evozierte Antwort größer als der pretetanization Antwort, die anzeigt, Induktion von LTP 2 ist. <stro...

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Long-term Potentiation of Perforant Pathway-dentate Gyrus Synapse in Freely Behaving Mice

Transgene und Knockout-Mausmodellen von neurologischen Erkrankungen nützlich sind für die Untersuchung der Rolle von Genen in normalen und abnormalen Neurophysiologie. Dieser Artikel beschreibt Methoden, die verwendet werden können, um Langzeit-Potenzierung, eine zelluläre Mechanismus, Lernen und Gedächtnis zugrunde liegen, in transgenen und Knockout frei verhalten Maus-Modellen der Neuropathologie studieren.

Langzeit-Potenzierung der perforant Pathway-Gyrus dentatus Synapse in Frei Behaving Mäuse

Studies of long-term potentiation of synaptic efficacy, an activity-dependent synaptic phenomenon having properties that make it attractive as a potential ...

long-term-potentiation-perforant-pathway-dentate-gyrus-synapse-freely

Research

JoVE Journal

Behavior

14.0K Aufrufe.  Trinity College.  Transgene und Knockout-Mausmodellen von neurologischen Erkrankungen nützlich sind für die Untersuchung der Rolle von Genen in normalen und abnormalen Neurophysiologie. Dieser Artikel beschreibt Methoden, die verwendet werden können, um Langzeit-Potenzierung, eine zelluläre Mechanismus, Lernen und Gedächtnis zugrunde liegen, in transgenen und Knockout frei verhalten Maus-Modellen der Neuropathologie studieren. 

Serie: Long-term Potentiation of Perforant Pathway-dentate Gyrus Synapse in Freely Behaving Mice

Mouse Short- and Long-term Locomotor Activity Analyzed by Video Tracking Software

Locomotor activity (LMA) is a simple and easily performed measurement of behavior in mice and other rodents. Improvements in video tracking software (VTS) have allowed it to be coupled to LMA testing, dramatically improving specificity and sensitivity when compared to the line crossings method with manual scoring. In addition, VTS enables high-throughput experimentation. While similar to automated video tracking used for the open field test (OFT), LMA testing is unique in that it allows mice to remain in their home cage and does not utilize the anxiogenic stimulus of bright lighting during the active phase of the light-dark cycle. Traditionally, LMA has been used for short periods of time (mins), while longer movement studies (hrs-days) have often used implanted transmitters and biotelemetry. With the option of real-time tracking, long-, like short-term LMA testing, can now be conducted using videography. Long-term LMA testing requires a specialized, but easily constructed, cage so that food and water (which is usually positioned on the cage top) does not obstruct videography. Importantly, videography and VTS allows for the quantification of parameters, such as path of mouse movement, that are difficult or unfeasible to measure with line crossing and/or biotelemetry. In sum, LMA testing coupled to VTS affords a more complete description of mouse movement and the ability to examine locomotion over an extended period of time.

Locomotor activity (LMA) is a simple and easily performed measurement of behavior in mice. Coupling of video tracking software (VTS) and LMA allows for the improvement of specificity and sensitivity, especially when compared with the manual, line crossing method of LMA analysis. Additionally VTS allows long-term tracking of mouse LMA.

Maus Kurz-und Langzeit-Bewegungsaktivität von Video-Tracking-Software analysiert

Locomotor  activity (LMA) is a simple and easily performed measurement of behavior in mice  and other rodents. Improvements in video tracking software ...

Forschung

Verhalten

Construction of Microdrive Arrays for Chronic Neural Recordings in Awake Behaving Mice

State-of-the-art electrophysiological recordings from the brains of freely behaving animals allow researchers to simultaneously examine local field potentials (LFPs) from populations of neurons and action potentials from individual cells, as the animal engages in experimentally relevant tasks. Chronically implanted microdrives allow for brain recordings to last over periods of several weeks. Miniaturized drives and lightweight components allow for these long-term recordings to occur in small mammals, such as mice. By using tetrodes, which consist of tightly braided bundles of four electrodes in which each wire has a diameter of 12.5 &mu;m, it is possible to isolate physiologically active neurons in superficial brain regions such as the cerebral cortex, dorsal hippocampus, and subiculum, as well as deeper regions such as the striatum and the amygdala. Moreover, this technique insures stable, high-fidelity neural recordings as the animal is challenged with a variety of behavioral tasks. This manuscript describes several techniques that have been optimized to record from the mouse brain. First, we show how to fabricate tetrodes, load them into driveable tubes, and gold-plate their tips in order to reduce their impedance from M&Omega; to K&Omega; range. Second, we show how to construct a custom microdrive assembly for carrying and moving the tetrodes vertically, with the use of inexpensive materials. Third, we show the steps for assembling a commercially available microdrive (Neuralynx VersaDrive) that is designed to carry independently movable tetrodes. Finally, we present representative results of local field potentials and single-unit signals obtained in the dorsal subiculum of mice. These techniques can be easily modified to accommodate different types of electrode arrays and recording schemes in the mouse brain.

The design and assembly of microdrives for in vivo electrophysiological recordings of brain signals from the mouse is described. By attaching microelectrode bundles to sturdy driveable carriers, these techniques allow for long-term and stable neural recordings. The lightweight design allows for unrestricted behavioral performance by the animal following drive implantation.

Bau Microdrive Arrays für chronische Neural Recordings in Awake benimmt Mäuse

State-of-the-art electrophysiological recordings from the brains of freely behaving animals allow researchers to simultaneously examine local field ...

Trace Fear Conditioning in Mice

In this experiment we present a technique to measure learning and memory. In the trace fear conditioning protocol presented here there are five pairings between a neutral stimulus and an unconditioned stimulus. There is a 20 sec trace period that separates each conditioning trial. On the following day freezing is measured during presentation of the conditioned stimulus (CS) and trace period. On the third day there is an 8 min test to measure contextual memory. The representative results are from mice that were presented with the aversive unconditioned stimulus (shock) compared to mice that received the tone presentations without the unconditioned stimulus. Trace fear conditioning has been successfully used to detect subtle learning and memory deficits and enhancements in mice that are not found with other fear conditioning methods. This type of fear conditioning is believed to be dependent upon connections between the medial prefrontal cortex and the hippocampus. One current controversy is whether this method is believed to be amygdala-independent. Therefore, other fear conditioning testing is needed to examine amygdala-dependent learning and memory effects, such as through the delay fear conditioning.

In the following experiment we describe a protocol for trace fear conditioning in mice. This type of associative memory includes a trace period that separates the neutral stimulus and the unconditioned stimulus.

Trace Angstkonditionierung bei Mäusen

In this experiment we present a technique to measure learning and memory. In the trace fear conditioning protocol presented here there are five pairings ...

The Modified Hole Board - Measuring Behavior, Cognition and Social Interaction in Mice and Rats

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure multiple dimensions of unconditioned behavior in small laboratory mammals (e.g., mice, rats, tree shrews and small primates). This paradigm is a valuable alternative for the use of a behavioral test battery, since a broad behavioral spectrum of an animal&#8217;s behavioral profile can be investigated in one single test.
The apparatus consists of a box, representing the &#8216;protected&#8217; area, separated from a group compartment. A board, on which small cylinders are staggered in three lines, is placed in the center of the box, representing the &#8216;unprotected&#8217; area of the set-up. The cognitive abilities of the animals can be measured by baiting some cylinders on the board and measuring the working and reference memory. Other unconditioned behavior, such as activity-related-, anxiety-related- and social behavior, can be observed using this paradigm. Behavioral flexibility and the ability to habituate to a novel environment can additionally be observed by subjecting the animals to multiple trials in the mHB, revealing insight into the animals&#8217; adaptive capacities.
Due to testing order effects in a behavioral test battery, na&#239;ve animals should be used for each individual experiment. By testing multiple behavioral dimensions in a single paradigm and thereby circumventing this issue, the number of experimental animals used is reduced. Furthermore, by avoiding social isolation during testing and without the need to food deprive the animals, the mHB represents a behavioral test system, inducing if any, very low amount of stress.

This protocol describes the modified hole board, which is a behavioral test set-up that comprises the characteristics of an open field and a traditional hole board. This set-up enables the differential analysis of unconditioned behavior of small laboratory mammals as well as the analysis of cognitive abilities.

Der modifizierte Loch Board - Mess Verhalten, Kognition und Sozialinteraktion an Mäusen und Ratten

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure ...

A Novel Experimental and Analytical Approach to the Multimodal Neural Decoding of Intent During Social Interaction in Freely-behaving Human Infants

Understanding typical and atypical development remains one of the fundamental questions in developmental human neuroscience. Traditionally, experimental paradigms and analysis tools have been limited to constrained laboratory tasks and contexts due to technical limitations imposed by the available set of measuring and analysis techniques and the age of the subjects. These limitations severely limit the study of developmental neural dynamics and associated neural networks engaged in cognition, perception and action in infants performing &#8220;in action and in context&#8221;. This protocol presents a novel approach to study infants and young children as they freely organize their own behavior, and its consequences in a complex, partly unpredictable and highly dynamic environment. The proposed methodology integrates synchronized high-density active scalp electroencephalography (EEG), inertial measurement units (IMUs), video recording and behavioral analysis to capture brain activity and movement non-invasively in freely-behaving infants. This setup allows for the study of neural network dynamics in the developing brain, in action and context, as these networks are recruited during goal-oriented, exploration and social interaction tasks.

This protocol presents a novel methodology for the neural decoding of intent from freely-behaving infants during unscripted social interaction with an actor. Neural activity is acquired using non-invasive high-density active scalp electroencephalography (EEG). Kinematic data is collected with inertial measurement units and supplemented with synchronized video recording.

A Novel experimentellen und analytischen Ansatz zur multimodalen Neural Decoding of Intent Während Soziale Interaktion in Frei-verhalten menschliche Säuglinge

Understanding typical and atypical development remains one of the fundamental questions in developmental human neuroscience. Traditionally, experimental ...

A Pressure Injection System for Investigating the Neuropharmacology of Information Processing in Awake Behaving Macaque Monkey Cortex

The top-down modulation of feed-forward cortical information processing is functionally important for many cognitive processes, including the modulation of sensory information processing by attention. However, little is known about which neurotransmitter systems are involved in such modulations. A practical way to address this question is to combine single-cell recording with local and temporary neuropharmacological manipulation in a suitable animal model. Here we demonstrate a technique combining acute single-cell recordings with the injection of neuropharmacological agents in the direct vicinity of the recording electrode. The video shows the preparation of the pressure injection/recording system, including preparation of the substance to be injected. We show a rhesus monkey performing a visual attention task and the procedure of single-unit recording with block-wise pharmacological manipulations.

Here, we show the pressure injection of neuropharmacological substances during single-cell recording in an awake, behaving macaque monkey. This procedure allows pharmacological manipulation in the direct vicinity of a cortical recording site.

Ein Druckinjektionssystem zur Untersuchung der Neuropharmakologie der Informationsverarbeitung in Awake Behaving Makaken Cortex

The top-down modulation of feed-forward cortical information processing is functionally important for many cognitive processes, including the modulation ...

Multi-layer Cortical Ca2+ Imaging in Freely Moving Mice with Prism Probes and Miniaturized Fluorescence Microscopy

In vivo circuit and cellular level functional imaging is a critical tool for understanding the brain in action. High resolution imaging of mouse cortical neurons with two-photon microscopy has provided unique insights into cortical structure, function and plasticity. However, these studies are limited to head fixed animals, greatly reducing the behavioral complexity available for study. In this paper, we describe a procedure for performing chronic fluorescence microscopy with cellular-resolution across multiple cortical layers in freely behaving mice. We used an integrated miniaturized fluorescence microscope paired with an implanted prism probe to simultaneously visualize and record the calcium dynamics of hundreds of neurons across multiple layers of the somatosensory cortex as the mouse engaged in a novel object exploration task, over several days. This technique can be adapted to other brain regions in different animal species for other behavioral paradigms.

Multi-layer Cortical Ca2+ Imaging in Freely Moving Mice with Prism Probes and Miniaturized Fluorescence Microscopy

Here, we present a procedure for performing large-scale Ca2+ imaging with cellular-resolution across multiple cortical layers in freely moving mice. Hundreds of active cells can be observed simultaneously using a miniature, head-mounted microscope coupled with an implanted prism probe.

Mehrschicht-Cortical Ca<sup&gt; 2+</sup&gt; Imaging in frei beweglichen Mäusen mit Prisma-Sonden und miniaturisierte Fluoreszenzmikroskopie

In vivo circuit and cellular level functional imaging is a critical tool for understanding the brain in action. High resolution imaging of mouse cortical ...

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer scale. However, current methods mostly rely on tethered cable recordings or only use unidirectional systems, allowing either recording or stimulation of neural activity, but not at the same time or same target. Here, a new wireless, bidirectional device for simultaneous multichannel recording and stimulation of neural activity in freely behaving rats is described. The system operates through a single portable head stage that both transmits recorded activity and can be targeted in real-time for brain stimulation using a telemetry-based multichannel software. The head stage is equipped with a preamplifier and a rechargeable battery, allowing stable long-term recordings or stimulation for up to 1 h. Importantly, the head stage is compact, weighs 12 g (including battery) and thus has minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire, making the method applicable to a broad set of behavioral tasks. Moreover, the method has the major advantage that the effect of brain stimulation on neural activity and behavior can be measured simultaneously, providing a tool to assess the causal relationships between specific brain activation patterns and behavior. This feature makes the method particularly valuable for the field of deep brain stimulation, allowing precise assessment, monitoring, and adjustment of stimulation parameters during long-term behavioral experiments. The applicability of the system has been validated using the inferior colliculus as a model structure.

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

A wireless, bidirectional system for multi-channel neural recordings and stimulation in freely behaving rats is introduced. The system is light and compact, thus having minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire. Moreover, this bidirectional system provides a sophisticated tool to assess causal relationships between brain activation patterns and behavior.

Ein kabelloses, bidirektionale Schnittstelle für In Vivo Aufnahme und Stimulation der neuronalen Aktivität in Ratten frei Verhalten

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer ...

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer's Disease, Using IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive decline, such as Alzheimer&#39;s disease (AD), have become a promising tool to elucidate the underlying mechanisms and promote the therapeutic advances. An important step is the validation and characterization of expected behavioral abnormality in the models, in the case of AD, cognitive decline. The long-term behavioral investigations of laboratory animals to study the effect of aging demand substantial efforts from researchers. The IntelliCage system is a high-throughput and cost-effective test battery for mice that eliminates the need for daily human handling. Here, we describe how the system is utilized in the long-term phenotyping of a genetic Alzheimer&#39;s disease model, specifically focusing on the cognitive functions. The experiment employs repeated battery of tests that assess spatial learning and executive functions. This cost-effective age-dependent phenotyping allows us to identify the transient and/or permanent effects of genes on various cognitive aspects.

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer&#039;s Disease, Using IntelliCage

This paper describes a protocol for cognitive assessments for genetic models of the Alzheimer&#39;s disease using the IntelliCage system, which is a high throughput automated behavioral monitoring system with operant conditioning.

Automatisiert, langfristige Verhaltensstörungen Assay für kognitive Funktionen in mehreren genetischen Modellen der Alzheimer-Krankheit, mit IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive ...

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials and Electrocorticograms in Response to Nociceptive Laser Stimuli from Freely Moving Rats

Electrocortical responses, elicited by laser heat pulses that selectively activate nociceptive free nerve endings, are widely used in many animal and human studies to investigate the cortical processing of nociceptive information. These laser-evoked brain potentials (LEPs) consist of several transient responses that are time-locked to the onset of laser stimuli. However, the functional properties of the LEP responses are still largely unknown, due to the lack of a sampling technique that can simultaneously record neural activities at the surface of the cortex (i.e., electrocorticogram [ECoG] and scalp electroencephalogram [scalp EEG]) and inside the brain (i.e., local field potential [LFP]). To address this issue, we present here an animal protocol using freely moving rats. This protocol is composed of three main procedures: (1) animal preparation and surgical procedures, (2) a simultaneous recording of ECoG and LFP in response to nociceptive laser stimuli, and (3) data analysis and feature extraction. Specifically, with the help of a 3D-printed protective shell, both ECoG and LFP electrodes implanted on the rat&#39;s skull were securely held together. During data collection, laser pulses were delivered on the rat&#39;s forepaws through gaps in the bottom of the chamber when the animal was in spontaneous stillness. Ongoing white noise was played to avoid the activation of the auditory system by the laser-generated ultrasounds. As a consequence, only nociceptive responses were selectively recorded. Using the standard analytical procedures (e.g., band-pass filtering, epoch extraction, and baseline correction) to extract stimulus-related brain responses, we obtained results showing that LEPs with a high signal-to-noise ratio were simultaneously recorded from ECoG and LFP electrodes. This methodology makes the simultaneous recording of ECoG and LFP activities possible, which provides a bridge of electrocortical signals at the mesoscopic and macroscopic levels, thereby facilitating the investigation of nociceptive information processing in the brain.

We developed a technique that simultaneously records both electrocorticography and local field potentials in response to nociceptive laser stimuli from freely moving rats. This technique helps establish a direct relationship of electrocortical signals at the mesoscopic and macroscopic levels, which facilitates the investigation of nociceptive information processing in the brain.

Gleichzeitige Aufnahmen von kortikalen lokales Feld Potentialen und Electrocorticograms in Reaktion auf Reize der nozizeptiven Laser von frei beweglichen Ratten

Electrocortical responses, elicited by laser heat pulses that selectively activate nociceptive free nerve endings, are widely used in many animal and ...