Name: environmental modulations of the number of midbrain dopamine neurons in adult mice
Uploaded: 2015-01-20T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 35 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Environmental Modulations of the Number of Midbrain Dopamine Neurons in Adult Mice at JoVE.com

This study was supported by the National Health and Medical Research Council of Australia (NHMRC) Project grant 1022839. AJH is an Australian Research Council (ARC) FT3 Future Fellow (FT100100835). The Florey Institute of Neuroscience and Mental Health acknowledges support from the Victorian Government&#8217;s Operational Infrastructure Support Grant.

HINWEIS: Alle experimentellen Verfahren an Tieren wurden durch die Florey Institut für Neurowissenschaften und psychische Gesundheit Tierethikkommission genehmigt und entsprechen den australischen National Health und Medical Research Council veröffentlichten Verhaltenskodex für die Pflege und Verwendung von Tieren zu wissenschaftlichen Zwecken (7. Auflage, 2004). 1. Umwelt Manipulationen <ol><li> Geschlecht Pairing <ol><li> Verwenden geschlechtsreif (&gt; 8 Wochen alt), bei gleichaltrigen männlichen und weiblichen Mäusen. HINWEIS: Wir verwenden in der Regel C57BL / 6 Mäusen, haben aber die gleichen Ergebnisse mit Swiss-Mäusen in diesem Protokoll hatte. Wir verwenden in der Regel n = 8 Männchen und n = 8 Frauen für jedes Experiment, eingeteilt in n = 2 Stecker-Stecker-Paare (n = 4 Männer), n = 2 Buchse-Buchse-Paare (n = 4 Frauen) und n = 4 Mann-Frau-Paare (n = 4 Rüden und n = 4 Frauen). </li><li> Nach der Ankunft in den Tierhalteeinrichtung, Gruppenhaus die Mäuse nach Geschlecht für&gt; 3 Tage zu akklimatisieren. Hier und throughout das Geschlecht Paarung halten fremde Reize aus der Umwelt (zB Umgebungstemperatur, Licht: Dunkel-Zyklus, Nahrung, Wasser, Handhabung und Reinigung) konstant oder gleichmäßig zu verteilen, um allen Mäusen. </li><li> Jede Maus zufällig ordnet einem Stecker-Stecker-Paar, eine Buchse-Buchse-Paar oder eine Mann-Frau-Paar. Legen Sie jedes Paar in einen sauberen Käfig isoliert (2 Mäuse / Käfig) mit freien Zugang zu Nahrung und Wasser, und einfach zu beherbergen sie auf diese Weise kontinuierlich für 7 Tage. HINWEIS: Routinetierhaltung ist in diesem Zeitraum OK sondern muss gleichermaßen für alle Mäuse verteilt werden. Achten Sie darauf, Paarung von männlichen und weiblichen Geschwistern zu vermeiden. </li></ol></li><li> Umwelt Enrichment <ol><li> Verwenden geschlechtsreif (&gt; 8 Wochen alt), bei gleichaltrigen männlichen oder weiblichen Mäusen. HINWEIS: Wir verwenden typischerweise n = 18 Mäuse pro Experiment in n = 6 / Behandlungsgruppe eingeteilt. </li><li> Nach der Ankunft in den Tierhalteeinrichtung halten sie in Gruppen gehalten in identischen Standard untergebracht (SH) (zB </em&gt; Siehe unten) Bedingungen in dieser Phase für&gt; 3 Tage zu akklimatisieren. Hier und im gesamten Experiment halten fremde Reize aus der Umwelt (zB Umgebungstemperatur, Licht: Dunkel-Zyklus, Nahrung, Wasser, Handhabung und Reinigung) konstant oder gleichmäßig zu verteilen, um allen Mäusen. </li><li> Zur Anreicherung der Umwelt zu beginnen, nach dem Zufallsprinzip jedes Maus an einen der drei Gruppen zu: SH; Laufrad (RW) oder Umwelt angereichert (EE) und platzieren Sie jede Gruppe von Mäusen, die zusammen in einem identischen sauberen Käfig mit freien Zugang zu Nahrung und Wasser. HINWEIS: Hier größeren Rattenhaltekäfige für alle Gruppen, die Messung 27 cm breit, 42 cm lang und 16 cm Tiefe wurden verwendet. <ol><li> Darüber hinaus bieten die folgenden Umweltbedingungen für jede Gruppe: SH, das nur Wurf (Papier Pellets oder Sägemehl) auf dem Boden; RW mit SH + 2 Laufräder; EE aus RW und Spielzeuge (Seile, Leitern, Tunnel und Objekte wie leere Papierrollen und Stücke von Tissue-Papier), mit dem Explore, spielen, klettern, verstecken und Nest. </li><li> Haus sie auf diese Weise kontinuierlich für 14 Tage. HINWEIS: Routinetierhaltung ist in diesem Zeitraum OK sondern muss gleichermaßen für alle Mäuse verteilt werden. </li></ol></li><li> Betreff EE Mäusen zusätzliche &quot;Super-Bereicherung&quot; (SE), indem Sie sie zusammen in einen größeren Käfig mit Roman Spielzeug für 1 Stunde / Tag (gleiche Stunde pro Tag), 5 Tage / Woche. HINWEIS: Hier wird eine 46 cm breit, 69 cm lang und 40 cm tiefe Kunststoffwanne verwendet wurde. <ol><li> Pflegen Neuheit, indem sie eine andere Gruppe von Spielzeug jede Sitzung. Reinigen Sie Spielzeug, das sind an Mäusen mit Seifenwasser und 80% Ethanol, um Gerüche zu entfernen erneut vorgelegt werden. </li><li> Nach jeder SE Sitzung geben die Mäuse auf ihre EE Käfig. Handle SH und RW Mäusen das gleiche wie SE-Mäuse (mit Ausnahme der SE selbst) in diesem Zeitraum (zB entfernen und jedes SH und RW Maus aus und in seinen Käfig). </li></ol></li></ol></li></ol><ol><li> Zubereitung <ol><li> Steriles osmotische Pumpen und Gehirninfusionssets, die im Handel erhältlich sind. Am Tag vor der Implantation unter aseptischen Bedingungen, Prime die Implantate, indem jede Pumpe, Verbindungsrohr und Kanüle mit steriler Arzneimittel oder Vehikel-Lösung (wie in der Anleitung mit den Pumpen geliefert beschrieben). Schließen Sie sie zusammen und Inkubation in steriler Kochsalzlösung über Nacht bei 37 ° C. Inkubieren drogen- und Fahrzeug gefüllte Implantate getrennt um eine Kreuzkontamination zu vermeiden. </li></ol></li><li> Chirurgie. HINWEIS: Je nach Land des Experimentators, werden spezielle Tierversuche Genehmigungen oder Zertifikate erforderlich, um solche Arten von Operationen und postoperative Experimente verfolgen. <ol><li> Sterilisieren Sie alle chirurgischen Geräten und beschäftigen aseptischen Bedingungen in ganz. Anesthetize eine Maus (zB mit 1-2% Isofluran in Luft) und legen Sie sie in einem Sterotaxic Förderturm. Überprüfen Sie die Narkosetiefe während des gesamten Verfahrens und zu verwalten, weiter Betäubung bei Bedarf (zB Fehlen von Gliedmaßen Rückzug auf schädliche Pfote Prise ist ein Hinweis auf eine adäquate Anästhesie). Stellen Sie sicher, die Augen vor Austrocknung durch Schmiermittel Augensalbe geschützt werden und dass die Körpertemperatur der Maus die bleibt während des gesamten Verfahrens normal. </li><li> Machen Sie einen Mittelschnitt durch die Haut ab zwischen den Augen und Finishing 2 cm an der hinteren Kante des Schädels posterior. Blunt die Haut von der darunter liegenden Faszie über den Rücken der Maus zu zerlegen, um eine subkutane &quot;Tasche&quot; groß genug, um bequem zu passen die Pumpe und Verbindungsrohr sobald die Kanüle implantiert ist (das Verbindungsrohr nicht bei Beendigung gebogen werden) zu erzeugen. Kratzen Sie deaktivieren Sie die Blende aus über die Dorsalseite des Schädels. </li><li> Mit einer etwa 1,5 mm Durchmesser Zahn Grat, einen Drilldown in den Schädel zu dem entsprechenden stereotaktischen Koordinaten until eine dünne, flexible Schicht der Knochenreste. Peel diese Schicht entfernt mit feinen Pinzetten (dies vermeidet eine Beschädigung des darunter liegenden harten Hirnhaut und des Gehirns mit dem dentalen Bohrers). Stellen Sie sicher, der Schädel aller Blut- und Knochenfragmente zu reinigen, und dass es keine weiteren Blutungen. </li><li> Mit der Kanüle durch einen Kanülenhalter gehalten wird, setzen Sie die Pumpe und Verbindungsrohr in das Unterhaut &quot;Tasche&quot;, die über die Maus zurück. Als nächstes stellen Sie den Spitze der Kanüle an den entsprechenden stereotaktischen Koordinaten und auf der Oberfläche des Gehirns. Die Kanüle in das Gehirn vorsichtig absenken aber halt ca. 1 mm vor der gewünschten Tiefe. ANMERKUNG: Die restlichen Tiefe wird nach Aufbringen der ersten Schicht aus Dentalacryl ausgehandelt werden. </li><li> Wieder sicher, dass die Oberfläche des Schädels sauber und trocken ist, dann bereiten Sie ein kleines Volumen der zahnärztlichen Acryl und mit einem Zahnstocher, um sie über die gesamte freiliegende Fläche des Schädels zu glätten, einschließlich in den Grat-Loch durch den Schädel um the Kanüle. Bevor der Acryl härtet, senken die Kanülenspitze die verbleibende Tiefe in das Ziel. </li><li> Bereiten weiteres kleines Volumen der Dentalacryl und Schicht dieses über den ersten als auch über dem weißen Kunststoffträger für die Kanüle, um die Kanüle zu fixieren. Wiederholen mit zusätzlichen Schichten aus Acryl, wie notwendig. </li><li> Sobald die Acrylausgehärtet ist, entfernen Sie vorsichtig den Kanülenhalter und schneiden Sie die weiße Kunststoff abnehmbare Registerkarte Kanüle mit einer Skalpellklinge mit einer Butanflamme erhitzt. Schließlich Naht der Haut über das gesamte Implantat geschlossen. </li></ol></li><li> Postoperative Behandlung der Tiere <ol><li> Bewerben Wundsalbe auf die Haut Margen und verwalten eine entzündungshemmende, um der Maus (zB Meloxicam, 3 mg / kg sc). Entfernen Sie die Maus aus dem Rahmen, legen Sie sie unter einer Wärmelampe, und beobachten Sie, bis er wieder zu sich kommt. Sie eine Maus, die Operation, um der Gesellschaft von anderen Tieren unterzogen wurde, bis vollständig erholt nicht zurück. HINWEIS: Experimental Manipulationen wie Geschlecht Paarung und Umwelt Anreicherung begonnen oder wieder aufgenommen am Tag nach der Operation so früh werden. </li><li> Überwachung ihres Körpergewichts, allgemeinen Verhalten und Aussehen täglich. Behandeln Sie Anzeichen einer Infektion (zB Schwellung, Rötung, Eiter) um chirurgische Einschnitte mit topischen Wundsalbe. Gönnen keine Anzeichen Krankheit, Schmerzen, Stress oder Unbehagen (zB Verlust von&gt; 10% des Körpergewichts, sozialer Rückzug, mangelnde Pflege, &quot;Flusen&quot;, Bewegung Dysfunktion, Krampfanfälle) mit systemischen Analgetika und / oder Antibiotika wie nötig. </li><li> Euthanize Mäusen, wenn&gt; 15% Gewichtsverlust oder Symptome einer Krankheit, Schmerzen, Stress oder Unbehagen sind nicht behebbar innerhalb 1 Woche nach Heilbehandlung. </li></ol></li></ol> 3. Hirngewebepräparation, Immunhistochemische Verarbeitung und Stereologie <ol><li> Perfusion <ol><li> Unmittelbar nach ökologischen / Droge Manipulationen, bereiten das Gehirn für die Studie. <br/&gt; Hinweis: In den Experimenten hier berichtet die Anzahl von SNc TH + Neuronen wurden gemessen und in jeder der Behandlungsgruppen. </li><li> Erste verwalten eine Überdosis des Narkosemittels, um die Mäuse zu töten (zB 100 mg / kg ip Natriumpentobarbiton). Einmal betäubt, aber bevor das Herz aufhört zu schlagen, legen Sie die Maus auf den Rücken und Krawatte oder fassen beide Vorderbeine. </li><li> Mit einem Skalpell weggeschnitten die Haut über der Thorax dann durch den Muskel gerade unterhalb des Brustkorbs einschneiden in die Bauchhöhle. Legen Sie eine Klemme an der Schwertfortsatz des Brustkorbs und heben Sie den Brustkorb nach oben und weg von der Leber Freilegung der Membran. </li><li> Schnitt durch die Membran und durch die Rippen seitlich auf beiden Seiten mit großen Scheren, bis der Brustkorb kann über den Kopf, um die Lunge und Herz aussetzen zurückgeklappt werden. Mit einer feinen Schere machen einen kleinen Schnitt im rechten Vorhof als Ausgangspunkt für Blut und Lösungen durchströmt, dann durch die Basis des linken ventri geschnittenkel und legen eine Kanüle nach oben durch den linken Ventrikel, dem linken Atrium und in der Aorta. </li><li> Klemmen Sie die Kanüle an Ort und Stelle dann Pumpe warm (37 ° C) mit Heparin und 0,1 M phosphatgepufferter physiologischer Kochsalzlösung (PBS) durch das Gefäßsystem, bis die Lösung Verlassen des rechten Vorhof ist völlig frei von Blut. Als nächstes wird die Pumpe kaltem (4 ° C) Fixierlösung (wie beispielsweise 4% Paraformaldehyd in PBS) durch das Gefßsystem, bis der gesamte Maus ist gut fixiert. Entfernen Sie das Gehirn und in PBS mit 30% Saccharose für 2-3 Tage, bis das Gehirn sinkt. Hinweis: andere Arten von Gewebe Vorbereitung könnte abhängig von der Expertise in der entsprechenden Labor angewendet werden. </li></ol></li><li> Vorbereitung der im Streubesitz befindlichen Kryoschnitte <ol><li> Schneiden Sie die Serienschnitte durch die Hirnregionen von Interesse und sammeln diese in PBS. HINWEIS: Wir schneiden 40 &amp; mgr; m dicke Schnitte mit Hilfe eines Kryostaten. Andere Arten von Gewebe Schnitte können je nach Know-how in den entsprechende angewendet werdenng Labor. </li></ol></li><li> Immunhistochemie <ol><li> Führen Standard Immunhistochemie für Proteine ​​von Interesse. Abschnitte in 5% normalem Ziegenserum und 0,3% Triton X-100 in PBS bei Raumtemperatur inkubiert für 30 min, dann eine Immunreaktion mit einem polyklonalen Kaninchen-Anti-TH (1: 400) bei 4 ° C für 48 Stunden inkubiert, anschließend polyklonaler biotinylierter Ziege-Anti -rabbit (1: 1000) bei Raumtemperatur für 2 Std. </li><li> Weiter, Inkubation in Avidin-Peroxidase (1: 500) bei Raumtemperatur für 1 h, dann in Kobalt- und Nickel-verstärkten Diamino-benzidin (0,5 mg / ml) bei Raumtemperatur für 18-20 min; für die letzten 3-5 min der Diamino-Benzidin Inkubation Zugabe von Wasserstoffperoxid (0,01%) an Chromogen Ausfällung katalysieren. Dreimal für 10 Minuten jeden Waschabschnitte in PBS vor, nach und zwischen jeder der oben genannten Schritte. </li><li> Montieren Sie die Abschnitte über verkleistert Objektträger, Luft trocknen, dann Nissl-Färbung (neutral rot), entwässern in Alkohol, klar (X-3B) und Deckglas. </li></ol></li><li&gt; Stereologie <ol><li> Schätzen Sie die Gesamtzahl der TH + und TH- SNc (und VTA und LC) Neuronen mit unvoreingenommene stereo Methoden. Stellen Sie sicher, dass die stereologist ist blind für die Behandlung erhalten. Ausschließen Glia auf der Grundlage Soma Durchmesser &lt;5 um und zählen nur jene Zellen, die mit einem sichtbaren Kern. </li><li> Identifizieren Sie die SNc (und VTA und LC) von den räumlichen Positionen der TH + Zellen und anatomischen Landmarken / Grenzen nach den Hirnatlas von Paxinos und Watson 7. Graf TH + Zellen innerhalb einer Zählung Rahmen (55 x 55 &amp; mgr; m = 3025 &amp; mgr; m 2) in regelmäßigen vordefinierten Zeitabständen (x = 140 um, y = 140 um für SNc; x = 100 um, y = 100 &amp; mgr; m für VTA und LC) während jeder Kern in jedem vierten Abschnitt. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Aumann, T., Horne, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activity-dependent+regulation+of+the+dopamine+phenotype+in+substantia+nigra+neurons.">Activity-dependent regulation of the dopamine phenotype in substantia nigra neurons.</a> Journal of neurochemistry. 121, 497-515 (2012).</li><li>Sauer, H., Oertel, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progressive+degeneration+of+nigrostriatal+dopamine+neurons+following+intrastriatal+terminal+lesions+with+6-hydroxydopamine:+a+combined+retrograde+tracing+and+immunocytochemical+study+in+the+rat.">Progressive degeneration of nigrostriatal dopamine neurons following intrastriatal terminal lesions with 6-hydroxydopamine: a combined retrograde tracing and immunocytochemical study in the rat.</a> Neuroscience. 59, 401-415 (1994).</li><li>Stanic, D., Finkelstein, D. I., Bourke, D. W., Drago, J., Horne, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Timecourse+of+striatal+re-innervation+following+lesions+of+dopaminergic+SNpc+neurons+of+the+rat.">Timecourse of striatal re-innervation following lesions of dopaminergic SNpc neurons of the rat.</a> The European journal of neuroscience. 18, 1175-1188 (2003).</li><li>Aumann, T. D., 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=Neuronal+activity+regulates+expression+of+tyrosine+hydroxylase+in+adult+mouse+substantia+nigra+pars+compacta+neurons.">Neuronal activity regulates expression of tyrosine hydroxylase in adult mouse substantia nigra pars compacta neurons.</a> Journal of neurochemistry. 116, 646-658 (2011).</li><li>Aumann, T. D., 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=SK+channel+function+regulates+the+dopamine+phenotype+of+neurons+in+the+substantia+nigra+pars+compacta.">SK channel function regulates the dopamine phenotype of neurons in the substantia nigra pars compacta.</a> Experimental neurology. 213, 419-430 (2008).</li><li>Aumann, T. D., Tomas, D., Horne, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environmental+and+behavioral+modulation+of+the+number+of+substantia+nigra+dopamine+neurons+in+adult+mice.">Environmental and behavioral modulation of the number of substantia nigra dopamine neurons in adult mice.</a> Brain and behavior. 3, 617-625 (2013).</li><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. , (2001).</li><li>Schultz, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+dopamine+signals.">Behavioral dopamine signals.</a> Trends in neurosciences. 30, 203-210 (2007).</li><li>Sun, P., Smith, A. S., Lei, K., Liu, Y., Wang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Breaking+bonds+in+male+prairie+vole:+long-term+effects+on+emotional+and+social+behavior,+physiology,+and+neurochemistry.">Breaking bonds in male prairie vole: long-term effects on emotional and social behavior, physiology, and neurochemistry.</a> Behavioural brain research. 265, 22-31 (2014).</li><li>Aponso, P. M., Faull, R. L., Connor, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+progenitor+cell+proliferation+and+astrogenesis+in+the+partial+progressive+6-hydroxydopamine+model+of+Parkinson's+disease.">Increased progenitor cell proliferation and astrogenesis in the partial progressive 6-hydroxydopamine model of Parkinson's disease.</a> Neuroscience. 151, 1142-1153 (2008).</li><li>Frielingsdorf, H., Schwarz, K., Brundin, P., Mohapel, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=No+evidence+for+new+dopaminergic+neurons+in+the+adult+mammalian+substantia+nigra.">No evidence for new dopaminergic neurons in the adult mammalian substantia nigra.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 101, 10177-10182 (2004).</li><li>Lie, D. C., 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=The+adult+substantia+nigra+contains+progenitor+cells+with+neurogenic+potential.">The adult substantia nigra contains progenitor cells with neurogenic potential.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 22, 6639-6649 (2002).</li><li>Chen, Y., Ai, Y., Slevin, J. R., Maley, B. E., Gash, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progenitor+proliferation+in+the+adult+hippocampus+and+substantia+nigra+induced+by+glial+cell+line-derived+neurotrophic+factor.">Progenitor proliferation in the adult hippocampus and substantia nigra induced by glial cell line-derived neurotrophic factor.</a> Experimental neurology. 196, 87-95 (2005).</li><li>Yoshimi, K., 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=Possibility+for+neurogenesis+in+substantia+nigra+of+parkinsonian+brain.">Possibility for neurogenesis in substantia nigra of parkinsonian brain.</a> Ann Neurol. 58, 31-40 (2005).</li><li>Shan, X., 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=Enhanced+de+novo+neurogenesis+and+dopaminergic+neurogenesis+in+the+substantia+nigra+of+1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine-induced+Parkinson's+disease-like+mice.">Enhanced de novo neurogenesis and dopaminergic neurogenesis in the substantia nigra of 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine-induced Parkinson's disease-like mice.</a> Stem Cells. 24, 1280-1287 (2006).</li><li>Zhao, 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=Evidence+for+neurogenesis+in+the+adult+mammalian+substantia+nigra.">Evidence for neurogenesis in the adult mammalian substantia nigra.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 100, 7925-7930 (2003).</li><li>Baker, H., Kawano, T., Margolis, F. L., Joh, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transneuronal+regulation+of+tyrosine+hydroxylase+expression+in+olfactory+bulb+of+mouse+and+rat.">Transneuronal regulation of tyrosine hydroxylase expression in olfactory bulb of mouse and rat.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 3, 69-78 (1983).</li><li>Black, I. B., Chikaraishi, D. M., Lewis, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trans-synaptic+increase+in+RNA+coding+for+tyrosine+hydroxylase+in+a+rat+sympathetic+ganglion.">Trans-synaptic increase in RNA coding for tyrosine hydroxylase in a rat sympathetic ganglion.</a> Brain research. 339, 151-153 (1985).</li><li>Zigmond, R. E., Chalazonitis, A., Joh, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preganglionic+nerve+stimulation+increases+the+amount+of+tyrosine+hydroxylase+in+the+rat+superior+cervical+ganglion.">Preganglionic nerve stimulation increases the amount of tyrosine hydroxylase in the rat superior cervical ganglion.</a> Neuroscience letters. 20, 61-65 (1980).</li><li>Biguet, N. F., Rittenhouse, A. R., Mallet, J., Zigmond, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preganglionic+nerve+stimulation+increases+mRNA+levels+for+tyrosine+hydroxylase+in+the+rat+superior+cervical+ganglion.">Preganglionic nerve stimulation increases mRNA levels for tyrosine hydroxylase in the rat superior cervical ganglion.</a> Neuroscience letters. 104, 189-194 (1989).</li><li>Richard, 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=Modulation+of+tyrosine+hydroxylase+gene+expression+in+rat+brain+and+adrenals+by+exposure+to+cold.">Modulation of tyrosine hydroxylase gene expression in rat brain and adrenals by exposure to cold.</a> Journal of neuroscience research. 20, 32-37 (1988).</li><li>Schalling, M., Stieg, P. E., Lindquist, C., Goldstein, M., Hokfelt, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+increase+in+enzyme+and+peptide+mRNA+in+sympathetic+ganglia+after+electrical+stimulation+in+humans.">Rapid increase in enzyme and peptide mRNA in sympathetic ganglia after electrical stimulation in humans.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 86, 4302-4305 (1989).</li><li>Liaw, J. J., He, J. R., Barraclough, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+changes+in+tyrosine+hydroxylase+mRNA+levels+in+A1,+A2+and+locus+ceruleus+neurons+following+electrical+stimulation+of+A1+noradrenergic+neurons.">Temporal changes in tyrosine hydroxylase mRNA levels in A1, A2 and locus ceruleus neurons following electrical stimulation of A1 noradrenergic neurons.</a> Brain research. Molecular brain research. 13, 171-174 (1992).</li><li>Watabe-Uchida, M., Zhu, L., Ogawa, S. K., Vamanrao, A., Uchida, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole-brain+mapping+of+direct+inputs+to+midbrain+dopamine+neurons.">Whole-brain mapping of direct inputs to midbrain dopamine neurons.</a> Neuron. 74, 858-873 (2012).</li><li>Tepper, J. M., Lee, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GABAergic+control+of+substantia+nigra+dopaminergic+neurons.">GABAergic control of substantia nigra dopaminergic neurons.</a> Progress in brain research. 160, 189-208 (2007).</li><li>Hannan, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environmental+enrichment+and+brain+repair:+harnessing+the+therapeutic+effects+of+cognitive+stimulation+and+physical+activity+to+enhance+experience-dependent+plasticity.">Environmental enrichment and brain repair: harnessing the therapeutic effects of cognitive stimulation and physical activity to enhance experience-dependent plasticity.</a> Neuropathology and applied neurobiology. 40, 13-25 (2014).</li><li>Nithianantharajah, J., Hannan, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enriched+environments,+experience-dependent+plasticity+and+disorders+of+the+nervous+system.">Enriched environments, experience-dependent plasticity and disorders of the nervous system.</a> Nature reviews. Neuroscience. 7, 697-709 (2006).</li><li>Chmiel, D. J., Noonan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preference+of+laboratory+rats+for+potentially+enriching+stimulus+objects.">Preference of laboratory rats for potentially enriching stimulus objects.</a> Laboratory animals. 30, 97-101 (1996).</li><li>Hanmer, L. A., Riddell, P. M., Williams, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+a+runway+paradigm+to+assess+the+relative+strength+of+rats'+motivations+for+enrichment+objects.">Using a runway paradigm to assess the relative strength of rats' motivations for enrichment objects.</a> Behavior research methods. 42, 517-524 (2010).</li><li>Burrows, E. L., McOmish, C. E., Hannan, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene-environment+interactions+and+construct+validity+in+preclinical+models+of+psychiatric+disorders.">Gene-environment interactions and construct validity in preclinical models of psychiatric disorders.</a> Progress in neuro-psychopharmacology &amp; biological psychiatry. 35, 1376-1382 (2011).</li><li>Van de Weerd, H. A., Van Loo, P. L. P., Van Zutphen, L. F. M., Koolhaas, J. M., Baumans, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strength+of+preference+for+nesting+material+as+environmental+enrichment+for+laboratory+mice.">Strength of preference for nesting material as environmental enrichment for laboratory mice.</a> Applied Animal Behaviour Science. 55, 369-382 (1998).</li><li>Rampon, C., 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=Effects+of+environmental+enrichment+on+gene+expression+in+the+brain.">Effects of environmental enrichment on gene expression in the brain.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97, 12880-12884 (2000).</li><li>Eckert, M. J., Abraham, 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=Effects+of+environmental+enrichment+exposure+on+synaptic+transmission+and+plasticity+in+the+hippocampus.">Effects of environmental enrichment exposure on synaptic transmission and plasticity in the hippocampus.</a> Current topics in behavioral neurosciences. 15, 165-187 (2013).</li><li>Sztainberg, Y., Chen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+environmental+enrichment+model+for+mice.">An environmental enrichment model for mice.</a> Nature protocols. 5, 1535-1539 (2010).</li><li>Sale, A., Berardi, N., Maffei, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environment+and+brain+plasticity:+towards+an+endogenous+pharmacotherapy.">Environment and brain plasticity: towards an endogenous pharmacotherapy.</a> Physiological reviews. 94, 189-234 (2014).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Umwelt Manipulationen Die Motivation für die Gestaltung dieser Umwelt Manipulationen (Geschlecht Paarung und Umweltanreicherung) war es, ob die Umwelt zu bestimmen, und / oder das Verhalten von der Umwelt aufgefordert, sich mit den Veränderungen in der Anzahl der Mittelhirn DA Neuronen verbunden. Der Schwerpunkt lag daher auf die Bereitstellung von Umgebungen und stimulierende Verhaltensweisen, die wahrscheinlich im Mittelhirn DA Signal engagieren. Dazu gehörten Paarung mit dem a...

DArgic Signalisierung von Neuronen im ventralen Tegmentum (VTA) und Substantia nigra pars compacta (SNC) des Mittelhirns wird als wichtig für die Belohnung motiviert kognitive, emotionale und motorische Verhaltensweisen sein. Jedoch verursacht zu viel oder zu wenig Mittelhirn DA Signal viele behindernden Symptome in einer Vielzahl von neurologischen Erkrankungen (zB Parkinson-Krankheit, Aufmerksamkeitsdefizit und Hyperaktivität, Schizophrenie und Drogenabhängigkeit). Medikamente, die erhöhen oder zu verringern DA Signal diese Symptome zu lindern, aber sie produzieren auch Nebenwirkungen zuzuschreiben fehlregulierte Signal und Nebeneffekte. Wirksamkeit von Medikamenten auch lehnt Laufe der Zeit durch kompensatorische Reaktionen des Gehirns. Die Herausforderung besteht daher darin, normale Mittelhirn DA Signal gezielter und physiologische Weise wiederherzustellen, und eine bevorzugte Ansatz ist durch Erhöhung oder Verringerung der Anzahl von Mittelhirn DA Neuronen. Der Nachweis wurde für sev angesammeltrere Jahrzehnte, dass die Expression von Genen und Proteinen in Metabolisierung und Menschenhandel DA und andere Katecholamine in reifen Erwachsenen Zellen beteiligt ist änderbar (in 1 überprüft). Im Mittelhirn, die Zahl der Tyrosin-Hydroxylase immun (TH +, der geschwindigkeitsbestimmende Enzym im DA-Synthese) Neuronen sinkt dann erhöht folgenden Neurotoxin Verwaltung 2,3, während die Zahl der TH immunonegative (TH) Neuronen zeigt das Gegenteil Muster (dh steigt dann ab 3). Dies ist konsistent mit dem Verlust dann der &quot;DA Phänotyp &#39;von einigen Zellen zu gewinnen. Die Anzahl der TH + und TH- SNc Neuronen wurde auch gezeigt, die in gleichen aber entgegengesetzten Richtungen nach verschiedenen Behandlungen, die die elektrische Aktivität der Zellen zu verändern 4,5 ändern. Zum Beispiel Infusion des kleinen Leitwert, Calcium-aktivierten Kalium (SK) Kanalantagonist Apamin in Hirn für 2 Wochen verringert die Zahl der TH + und erhöht (durch die gleiche Menge) die number der TH SNc Neuronen 4,5. Demgegenüber Infusion des SK-Kanalagonisten 1- EBIO erhöht die Anzahl der TH + und verringert (um den gleichen Betrag) die Anzahl der TH- SNc Neuronen 4,5. Ähnliche Veränderungen wurden im Anschluss an eine Vielzahl von Behandlungen Targeting SNc neuronale Aktivität, darunter auch einige, die afferenten Eingänge 4 gezielt zu sehen. Dieser scheinbare Regelung der Anzahl der SNc DArgic Neuronen durch neuronale Aktivität und afferenten Input ergibt sich die Möglichkeit, die Umwelt oder das Verhalten können die Anzahl der SNc Neuronen beeinflussen. Tatsächlich erwachsenen Mäusen zu verschiedenen Umgebungen ausgesetzt sind, mehr oder weniger Mittelhirn (SNC und VTA) TH + -Neuronen, und zumindest einige dieser Umgebungsbedingte Änderungen werden durch die gleichzeitige Blockade der synaptischen Eingangs im Mittelhirn 6 aufgehoben. Die Ziele dieser Mitteilung sind: (1) liefern weitere Details über, wie wir unsere Umwelt Manipulationen und Drogen Infusionen umzusetzen; und (2) liefern weitere Daten unterstützen unsere Behauptung, dass der environment regelt die Anzahl von Mittelhirn DA Neuronen, über Zuflüsse.

<table><tbody><tr><td>Isofluorane</td><td>Baxter Healthcare Pty Ltd, Baxter Drive, NSW 2146, Australia</td><td>AHN3640</td><td></td></tr><tr><td>ALZET Osmotic pump 1002</td><td>DURECT Corporation, PO Box 530 Cupertino, CA 95015-0530</td><td>0004317</td><td></td></tr><tr><td>ALZET Brain infusion kit 1</td><td>DURECT Corporation, PO Box 530 Cupertino, CA 95015-0530</td><td>0004760</td><td></td></tr><tr><td>ALZET cannula holder 1</td><td>DURECT Corporation, PO Box 530 Cupertino, CA 95015-0530</td><td>0008860</td><td></td></tr><tr><td>Vertex Monomer Self-curing (dental acrylic solvent)</td><td>Vertex Dental, Postbus 10, 3700 AA ZEIST, The Netherlands</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>Vertex Self Curing (dental acrylic powder)</td><td>Vertex Dental, Postbus 10, 3700 AA ZEIST, The Netherlands</td><td>n/a</td><td></td></tr><tr><td>METACAM (Meloxicam)</td><td>Troy Laboratories, 98 long Street, smithfield NSW 2164 Australia</td><td>L10100</td><td></td></tr><tr><td>Sodium Pentobarbitone</td><td>Lethabarb, Virbac, Milperra, NSW, Australia</td><td>571177</td><td></td></tr><tr><td>Normal goat serum</td><td>chemicon-temecula, CA</td><td>S26-Litre</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Merck Millipore Headquarters&amp;nbsp;, 290 Concord road, Billerica, MA 01821</td><td>1.08603.1000</td><td></td></tr><tr><td>Polyclonal rabbit anti-tyrosine hydroxylase</td><td>Merck Millipore Headquarters&amp;nbsp;, 290 Concord road, Billerica, MA 01821</td><td>AB152</td><td></td></tr><tr><td>Polyclonal biotinylated goat anti-rabbit</td><td>Dako Australia Pty. Ltd., Suite 4, Level 4, 56 Berry street, North Sydney, NSW, Australia 2060</td><td>EO432</td><td></td></tr><tr><td>Avidin peroxidase</td><td>Sigma-aldrich, Castle Hill, NSW 1765 AU</td><td>A3151-1mg</td><td></td></tr><tr><td>Diamino-benzidine</td><td>Sigma-aldrich, Castle Hill, NSW 1765 AU</td><td>D-5637</td><td></td></tr><tr><td>Stereo Investigator</td><td>MicroBrightField Bioscience, 185 Allen Brook Lane, Suite 101, Williston, VT 05495</td><td>n/a</td><td></td></tr></tbody></table>

environmental modulations of the number of midbrain dopamine neurons in adult mice

Lang anhaltende Veränderungen im Gehirn oder &quot;Plastizität des Gehirns&quot; zugrunde liegen, adaptives Verhalten und Gehirn Reparatur nach Krankheit oder Verletzung. Des Weiteren können Wechselwirkungen mit der Umwelt Plastizität des Gehirns induzieren. In zunehmendem Maße wird Forschung versucht zu ermitteln, welche Umgebungen Plastizität des Gehirns vorteilhaft für die Behandlung des Gehirns und Verhaltensstörungen zu stimulieren. Zwei Umwelt Manipulationen beschrieben, die Erhöhung oder Verringerung der Anzahl der Tyrosin-Hydroxylase immun (TH +, das geschwindigkeitsbestimmende Enzym in Dopamin (DA) Synthese) Nervenzellen im erwachsenen Maushirn. Die erste umfasst Paarung männlichen und weiblichen Mäusen zusammen kontinuierlich für 1 Woche, das Mittelhirn TH + Neuronen bei Männern steigt um ca. 12%, verringert jedoch Hirn TH + Neuronen um ca. 12% bei Frauen. Die zweite besteht aus Gehäuse-Mäuse kontinuierlich für 2 Wochen im &quot;angereicherten Umgebungen&quot; (EE), die Laufräder, Spielzeug, Seile, Nistmaterial usw., die icherhöh Mittelhirn TH + Neuronen von ca. 14% bei Männern. Darüber hinaus wird ein Protokoll zur gleichzeitigen Infusion von Medikamenten direkt in das Mittelhirn in diesen Umwelt Manipulationen zur Identifizierung Mechanismen umweltinduzierten Plastizität des Gehirns zugrunde liegenden beschrieben. Beispielsweise ist EE-Induktion größer Hirn TH + -Neuronen durch gleichzeitige Blockade von synaptischen Eingangs auf Mittelhirnneuronen aufgehoben. Zusammen zeigen diese Daten, dass die Informationen über die Umgebung über synaptischen Eingang zum Mittelhirn-Neuronen übertragen, um ein oder aus Ausdruck &quot;DA&quot; Gene zu wechseln. So geeigneten Umweltreize oder Drug-Targeting der zugrunde liegenden Mechanismen, könnte hilfreich sein für die Behandlung von Hirn- und Verhaltensstörungen Ungleichgewichte im Mittelhirn DA in Verbindung gebracht werden (zB Parkinson-Krankheit, Aufmerksamkeits-Defizit-und Hyperaktivitätsstörung, Schizophrenie und Drogenabhängigkeit).

Erwachsene Mäuse diesen Umwelt Manipulationen unterworfen wurden Zahlen Hirn (SNC und VTA), aber nicht LC verändert, TH + -Neuronen und EE sowie gleichzeitige Hirn Infusion von Picrotoxin oder Bicucullin (GABA A-Rezeptor-Antagonisten) aufhebt EE-Induktion größer SNc TH + Neuronen. Diese Daten wurden zuvor in 6 veröffentlicht. Die vorliegenden Daten wurden in Wiederholungsversuchen als Teil dieser früheren Studie durchgeführt zusammengestellt, aber noch nicht an anderer Stelle veröffentlicht...

Watch this Scientific Journal Video about Environmental Modulations of the Number of Midbrain Dopamine Neurons in Adult Mice at JoVE.com

Environmental Modulations of the Number of Midbrain Dopamine Neurons in Adult Mice

This protocol describes two different environmental manipulations and a concurrent brain infusion protocol to study environmentally-induced brain changes underlying adaptive behavior and brain repair in adult mice.

Umwelt Modulationen der Anzahl der Mittelhirn Dopamin-Neuronen in erwachsenen Mäusen

Long-lasting changes in the brain or &#8216;brain plasticity&#8217; underlie adaptive behavior and brain repair following disease or injury. Furthermore, ...

environmental-modulations-number-midbrain-dopamine-neurons-adult

Research

JoVE Journal

Neuroscience

8.7K Aufrufe.  The University of Melbourne. This protocol describes two different environmental manipulations and a concurrent brain infusion protocol to study environmentally-induced brain changes underlying adaptive behavior and brain repair in adult mice.

Serie: Environmental Modulations of the Number of Midbrain Dopamine Neurons in Adult Mice

Assessment of Sensorimotor Function in Mouse Models of Parkinson's Disease

Sensitive and reliable behavioral outcome measures are essential to the evaluation of potential therapeutic treatments in preclinical trials for many neurodegenerative diseases. In Parkinson's disease, sensorimotor tests sensitive to varying degrees of nigrostriatal dysfunction are fundamental for testing the efficacy of potential therapeutics. Reliable and quite elegant sensorimotor measures exist for rats, however many of these tests measure sensorimotor asymmetry within the rat and are not entirely suitable for the newer genetic mouse models of PD. We have put together a battery of sensorimotor tests inspired by the sensitive tests in rats and adapted for mice. The test battery highlighted in this study is chosen for a) its sensitivity in a wide variety of mouse models of PD, b) its ease in implementing into a study, and c) its low expense. These tests have proven useful in characterizing novel genetic mouse models of PD as well as in testing potential disease-modifying therapies.

In Parkinson's disease and movement disorders in general, sensitive and reliable behavioral assays are essential for testing novel potential therapeutics. Here, we describe a manageable battery of sensorimotor tests for mice that are sensitive to varying degrees of injury to the nigrostriatal system and useful for preclinical studies.

Beurteilung der Sensomotorik in Maus-Modellen der Parkinson-Krankheit

Sensitive and  reliable behavioral outcome measures are essential to the evaluation of  potential therapeutic treatments in preclinical trials for many  ...

Forschung

Verhalten

Primary Dissociated Midbrain Dopamine Cell Cultures from Rodent Neonates

The ability to create primary cell cultures of dopamine neurons allows for the study of the presynaptic characteristics of dopamine neurons in isolation from systemic input from elsewhere in the brain. In our lab, we use these neurons to assess dopamine release kinetics using carbon fiber amperometry, as well as expression levels of dopamine related genes and proteins using quantitative PCR and immunocytochemistry. In this video, we show you how we generate these cultures from rodent neonates.
The process involves several steps, including the plating of cortical glial astrocytes, the conditioning of neuronal cell culture media by the glial substrate, the dissection of the midbrain in neonates, the digestion, extraction and plating of dopamine neurons and the addition of neurotrophic factors to ensure cell survival.
The applications suitable for such a preparation include electrophysiology, immunocytochemistry, quantitative PCR, video microscopy (i.e., of real-time vesicular fusion with the plasma membrane), cell viability assays and other toxicological screens.

Primary dissociated midbrain dopamine cell cultures allow for the study of presynaptic characteristics of dopamine neurons. They can be used to monitor real-time dopamine release kinetics and protein/mRNA levels of regulators of dopamine exocytosis. Here, we show you how to generate these cultures from rodent neonates.

Primäre Dissoziierte Mittelhirn Dopamin Zellkulturen aus Nager Neugeborene

The ability to create primary cell cultures of dopamine neurons allows for the study of the presynaptic characteristics of dopamine neurons in isolation ...

Biologie

Comprehensive Profiling of Dopamine Regulation in Substantia Nigra and Ventral Tegmental Area

Dopamine is a vigorously studied neurotransmitter in the CNS. Indeed, its involvement in locomotor activity and reward-related behaviour has fostered five decades of inquiry into the molecular deficiencies associated with dopamine regulation. The majority of these inquiries of dopamine regulation in the brain focus upon the molecular basis for its regulation in the terminal field regions of the nigrostriatal and mesoaccumbens pathways; striatum and nucleus accumbens. Furthermore, such studies have concentrated on analysis of dopamine tissue content with normalization to only wet tissue weight. Investigation of the proteins that regulate dopamine, such as tyrosine hydroxylase (TH) protein, TH phosphorylation, dopamine transporter (DAT), and vesicular monoamine transporter 2 (VMAT2) protein often do not include analysis of dopamine tissue content in the same sample. The ability to analyze both dopamine tissue content and its regulating proteins (including post-translational modifications) not only gives inherent power to interpreting the relationship of dopamine with the protein level and function of TH, DAT, or VMAT2, but also extends sample economy. This translates into less cost, and yet produces insights into the molecular regulation of dopamine in virtually any paradigm of the investigators' choice.
We focus the analyses in the midbrain. Although the SN and VTA are typically neglected in most studies of dopamine regulation, these nuclei are easily dissected with practice. A comprehensive readout of dopamine tissue content and TH, DAT, or VMAT2 can be conducted. There is burgeoning literature on the impact of dopamine function in the SN and VTA on behavior, and the impingements of exogenous substances or disease processes therein 1-5. Furthermore, compounds such as growth factors have a profound effect on dopamine and dopamine-regulating proteins, to a comparatively greater extent in the SN or VTA 6-8. Therefore, this methodology is presented for reference to laboratories that want to extend their inquiries on how specific treatments modulate behaviour and dopamine regulation. Here, a multi-step method is presented for the analyses of dopamine tissue content, the protein levels of TH, DAT, or VMAT2, and TH phosphorylation from the substantia nigra and VTA from rodent midbrain. The analysis of TH phosphorylation can yield significant insights into not only how TH activity is regulated, but also the signaling cascades affected in the somatodendritic nuclei in a given paradigm.
We will illustrate the dissection technique to segregate these two nuclei and the sample processing of dissected tissue that produces a profile revealing molecular mechanisms of dopamine regulation in vivo, specific for each nuclei (Figure 1).

Dopamine is distinctly regulated in the midbrain nuclei, which contain the cell bodies and dendrites of the dopamine neurons. Here we describe a dissection and sample-handling approach to maximize results, and thus conclusions and insights, on dopamine regulation in the midbrain nuclei of the substantia nigra (SN) and ventral tegmental area (VTA) in rodents.

Umfassende Profilierung der Verordnung Dopamin in der Substantia nigra und ventralen Tegmentum

Dopamine is a vigorously studied neurotransmitter in the CNS. Indeed, its involvement in locomotor activity and reward-related behaviour has fostered five ...

Neurowissenschaften

A Laser-induced Mouse Model of Chronic Ocular Hypertension to Characterize Visual Defects

Glaucoma, frequently associated with elevated intraocular pressure (IOP), is one of the leading causes of blindness. We sought to establish a mouse model of ocular hypertension to mimic human high-tension glaucoma. Here laser illumination is applied to the corneal limbus to photocoagulate the aqueous outflow, inducing angle closure. The changes of IOP are monitored using a rebound tonometer before and after the laser treatment. An optomotor behavioral test is used to measure corresponding changes in visual capacity. The representative result from one mouse which developed sustained IOP elevation after laser illumination is shown. A decreased visual acuity and contrast sensitivity is observed in this ocular hypertensive mouse. Together, our study introduces a valuable model system to investigate neuronal degeneration and the underlying molecular mechanisms in glaucomatous mice.

Chronic ocular hypertension is induced using laser photocoagulation of the trabecular meshwork in mouse eyes. The intraocular pressure (IOP) is elevated for several months after laser treatment. The decrease of visual acuity and contrast sensitivity of experimental animals are monitored using the optomotor test.

Ein Laser-induzierten Maus-Modell der chronischen Ocular Hypertension zu Sehfehler Charakterisierung

Glaucoma, frequently associated with elevated intraocular pressure (IOP), is one of the leading causes of blindness. We sought to establish a mouse model ...

Medizin

Murine Model for Parkinson's Disease: from 6-OH Dopamine Lesion to Behavioral Test

Parkinson's disease (PD) affects at least 6.5 million people worldwide, irrespective of gender, social, ethnic, economic, or geographic boundaries. Key symptoms, such as tremor, rigidity and bradikinesia, develop when about 3/4 of dopaminergic cells are lost in the substantia nigra, and fail to provide for the smooth, coordinated regulation of striatal motor circuits. Depression and hallucinations are common, and dementia eventually occurs in 20% of patients. At this time, there is no treatment to delay or stop the progression of PD. Rather, the medications currently available aim more towards the alleviation of these symptoms. New surgical strategies may reversibly switch on the functionally damaged circuits through the electrical stimulation of deep brain structures, but although deep brain stimulation is a major advance, it is not suitable for all patients. It remains therefore necessary to test new cell therapy approaches in preclinical models.
Selective neurotoxic disruption of dopaminergic pathways can be reproduced by injection of 6-hydroxydopamine (6-OHDA) or MPTP (1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tertahydropyridine) whereas depleting drugs and oxidative-damaging chemicals may also reproduce specific features of PD in rodents. Unlike MPTP, 6-OHDA lesions cause massive irreversible neuronal loss, and can be uni- or bilateral. The 6-OHDA lesion model is reliable, leads to robust motor deficits, and is the most widely used after 40 years of research in rats1. As interactions between grafted cells and host can now be studied more thoroughly in mice rather than in rats, the model has been transposed to mice2,3, where it has been recently characterized4.
In this video, we demonstrate how to lesion the left nigro-striatal pathway of anesthetized mice by slowly delivering 2.0 &mu;L of 6-OHDA through a stereotaxically inserted micro-syringe needle. The loss of dopaminergic input occurs within days, and the functional impairments can be monitored over post-operative weeks and months by rating animal rotations induced by dopaminergic agents5. Here, we show full-body contralateral rotations occurring 10 minutes after a single subcutaneous administration of apomorphine, measured one month after the lesion. Outcomes and drawbacks are discussed below.

Parkinson disease is caused by loss of dopaminergic innervation to the striatum, which can be experimentally induced by 6-OH-dopamine. We describe how to perform a stereotaxic lesion and to monitor apomorphine-induced rotational behavior in mice. This model is useful and reliable for testing new therapies for Parkinson disease.

Mausmodell für Morbus Parkinson: von 6-OH Dopamin Läsion Behavioral-Test

Parkinson's disease (PD) affects at least 6.5 million people worldwide, irrespective of gender, social, ethnic, economic, or geographic boundaries. Key ...

Gene-environment Interaction Models to Unmask Susceptibility Mechanisms in Parkinson's Disease

Lipoxygenase (LOX) activity has been implicated in neurodegenerative disorders such as Alzheimer&#39;s disease, but its effects in Parkinson&#39;s disease (PD) pathogenesis are less understood. Gene-environment interaction models have utility in unmasking the impact of specific cellular pathways in toxicity that may not be observed using a solely genetic or toxicant disease model alone.&#160;To evaluate if distinct LOX isozymes selectively contribute to PD-related neurodegeneration, transgenic (i.e. 5-LOX and 12/15-LOX deficient) mice can be challenged with a toxin that mimics cell injury and death in the disorder.&#160;Here we describe the use of a neurotoxin, 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP), which produces a nigrostriatal lesion to elucidate the distinct contributions of LOX isozymes to neurodegeneration related to PD. The use of MPTP in mouse, and nonhuman primate, is well-established to recapitulate the nigrostriatal damage in PD.&#160;The extent of MPTP-induced lesioning is measured by HPLC analysis of dopamine and its metabolites and semi-quantitative Western blot analysis of striatum for tyrosine hydroxylase (TH), the rate-limiting enzyme for the synthesis of dopamine. To assess inflammatory markers, which may demonstrate LOX isozyme-selective sensitivity, glial fibrillary acidic protein (GFAP) and Iba-1 immunohistochemistry are performed on brain sections containing substantia nigra, and GFAP Western blot analysis is performed on striatal homogenates.&#160;This experimental approach can provide novel insights into gene-environment interactions underlying nigrostriatal degeneration and PD.

Lipoxygenase (LOX) isozymes can generate products that may increase or decrease neuroinflammation and neurodegeneration.&#160;A gene-environment interaction study could identify LOX isozyme-specific effects. Using the 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) model of nigrostriatal damage in two LOX isozyme-deficient transgenic lines allows for comparison of the contribution of LOX isozymes on dopaminergic integrity and inflammation.

Gen-Umgebung Interaktionsmodelle zur Entlarvung von Störmechanismen bei Parkinson-Krankheit

Lipoxygenase (LOX) activity has been implicated in neurodegenerative disorders such as Alzheimer&#39;s disease, but its effects in Parkinson&#39;s disease ...

Membrane Potential Dye Imaging of Ventromedial Hypothalamus Neurons From Adult Mice to Study Glucose Sensing

Studies of neuronal activity are often performed using neurons from rodents less than 2 months of age due to the technical difficulties associated with increasing connective tissue and decreased neuronal viability that occur with age. Here, we describe a methodology for the dissociation of healthy hypothalamic neurons from adult-aged mice. The ability to study neurons from adult-aged mice allows the use of disease models that manifest at a later age and might be more developmentally accurate for certain studies. Fluorescence imaging of dissociated neurons can be used to study the activity of a population of neurons, as opposed to using electrophysiology to study a single neuron. This is particularly useful when studying a heterogeneous neuronal population in which the desired neuronal type is rare such as for hypothalamic glucose sensing neurons. We utilized membrane potential dye imaging of adult ventromedial hypothalamic neurons to study their responses to changes in extracellular glucose. Glucose sensing neurons are believed to play a role in central regulation of energy balance. The ability to study glucose sensing in adult rodents is particularly useful since the predominance of diseases related to dysfunctional energy balance (e.g.&#160;obesity) increase with age.

The activity of single neurons from adult-aged mice can be studied by dissociating neurons from specific brain regions and using fluorescent membrane potential dye imaging. By testing responses to changes in glucose, this technique can be used to study the glucose sensitivity of adult ventromedial hypothalamic neurons.

Membrane Potential Dye Imaging von Ventromedial Hypothalamus Neuronen aus erwachsenen Mäusen zu Glucose Sensing Studieren

Studies of neuronal activity are often performed using neurons from rodents less than 2 months of age due to the technical difficulties associated with ...

Methods for the Modulation and Analysis of NF-&#954;B-dependent Adult Neurogenesis

The hippocampus plays a pivotal role in the formation and consolidation of episodic memories, and in spatial orientation. Historically, the adult hippocampus has been viewed as a very static anatomical region of the mammalian brain. However, recent findings have demonstrated that the dentate gyrus of the hippocampus is an area of tremendous plasticity in adults, involving not only modifications of existing neuronal circuits, but also adult neurogenesis. This plasticity is regulated by complex transcriptional networks, in which the transcription factor NF-&#954;B plays a prominent role. To study and manipulate adult neurogenesis, a transgenic mouse model for forebrain-specific neuronal inhibition of NF-&#954;B activity can be used.
In this study, methods are described for the analysis of NF-&#954;B-dependent neurogenesis, including its structural aspects, neuronal apoptosis and progenitor proliferation, and cognitive significance, which was specifically assessed via a dentate gyrus (DG)-dependent behavioral test, the spatial pattern separation-Barnes maze (SPS-BM). The SPS-BM protocol could be simply adapted for use with other transgenic animal models designed to assess the influence of particular genes on adult hippocampal neurogenesis. Furthermore, SPS-BM could be used in other experimental settings aimed at investigating and manipulating DG-dependent learning, for example, using pharmacological agents.

Methods for the manipulation and analysis of NF-&#954;B-dependent adult hippocampal neurogenesis are described. A detailed protocol is presented for a dentate gyrus-dependent behavioral test (termed the spatial pattern separation-Barnes maze) for the investigation of cognitive outcome in mice. This technique should also help enable investigations in other experimental settings.

Methoden zur Analyse und Modulation von NF-kappaB-abhängigen adulte Neurogenese

The hippocampus plays a pivotal role in the formation and consolidation of episodic memories, and in spatial orientation. Historically, the adult ...

Primary Culture of Mouse Dopaminergic Neurons

Dopaminergic neurons represent less than 1% of the total number of neurons in the brain. This low amount of neurons regulates important brain functions such as motor control, motivation, and working memory. Nigrostriatal dopaminergic neurons selectively degenerate in Parkinson&#39;s disease (PD). This progressive neuronal loss is unequivocally associated with the motors symptoms of the pathology (bradykinesia, resting tremor, and muscular rigidity). The main agent responsible of dopaminergic neuron degeneration is still unknown. However, these neurons appear to be extremely vulnerable in diverse conditions. Primary cultures constitute one of the most relevant models to investigate properties and characteristics of dopaminergic neurons. These cultures can be submitted to various stress agents that mimic PD pathology and to neuroprotective compounds in order to stop or slow down neuronal degeneration. The numerous transgenic mouse models of PD that have been generated during the last decade further increased the interest of researchers for dopaminergic neuron cultures. Here, the video protocol focuses on the delicate dissection of embryonic mouse brains. Precise excision of ventral mesencephalon is crucial to obtain neuronal cultures sufficiently rich in dopaminergic cells to allow subsequent studies. This protocol can be realized with embryonic transgenic mice and is suitable for immunofluorescence staining, quantitative PCR, second messenger quantification, or neuronal death/survival assessment.

Dopaminergic neurons play a vital regulatory role in the brain. Their loss is associated with Parkinson's disease. In this video, we show how to generate primary cultures of central dopaminergic neurons from embryonic mouse mesencephalon. Such cultures are useful to study the extreme vulnerability of these neurons to various stresses.

Primärkultur von Maus dopaminergen Neuronen

Dopaminergic neurons represent less than 1% of the total number of neurons in the brain. This low amount of neurons regulates important brain functions ...

Isolation, Culture and Long-Term Maintenance of Primary Mesencephalic Dopaminergic Neurons From Embryonic Rodent Brains

Degeneration of mesencephalic dopaminergic (mesDA) neurons is the pathological hallmark of Parkinson&#8217;s diseae. Study of the biological processes involved in physiological functions and vulnerability and death of these neurons is imparative to understanding the underlying causes and unraveling the cure for this common neurodegenerative disorder. Primary cultures of mesDA neurons provide a tool for investigation of the molecular, biochemical and electrophysiological properties, in order to understand the development, long-term survival and degeneration of these neurons during the course of disease. Here we present a detailed method for the isolation, culturing and maintenance of midbrain dopaminergic neurons from E12.5 mouse (or E14.5 rat) embryos. Optimized cell culture conditions in this protocol result in presence of axonal and dendritic projections, synaptic connections and other neuronal morphological properties, which make the cultures suitable for study of the physiological, cell biological and molecular characteristics of this neuronal population.

The causes of degeneration of midbrain dopaminergic neurons during Parkinson&#8217;s disease are not fully understood. Cellular culture systems provide an essential tool for study of the neurophysiological properties of these neurons. Here we present an optimized protocol, which can be utilized for in vitro modeling of neurodegeneration.

Isolation, Kultur und langfristige Wartung von Primär mesencephalen dopaminergen Neuronen aus embryonalen Nagetier Brains

Degeneration of mesencephalic dopaminergic (mesDA) neurons is the pathological hallmark of Parkinson&#8217;s diseae. Study of the biological processes ...