Los autores desean agradecer a Elliot Bourgeois por su asistencia técnica. Este trabajo fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud subvenciones R01HD059288 y R01NS069629.

1. Fluid lateral Lesión Percusión <ol><li> Anestesiar el ratón utilizando una mezcla de vía intraperitoneal dado ketamina y xilazina. A continuación, preparar la cabeza del ratón para la incisión utilizando un exfoliante yodo. </li><li> Realizar una craniectomía sobre el área parietal derecha usando 3 mm (diámetro exterior) trépano. </li><li> Secure Luer-loc cubo de la aguja (diámetro interior 3 mm) sobre el uso de la craniectomía acrílico cyanoarylate y dental. </li><li> 24 horas más tarde, anestesiar el ratón utilizando isoflurano mediante inhalación. </li><li> Una vez que reanude la respiración normal, pero antes de que el ratón se convierte en sensible a la estimulación, entregar 20 ms de pulso de solución salina en el cráneo a través del dispositivo de percusión lesión fluido. </li><li> Inmediatamente después de la lesión retirar el cubo, reanaesthetize el ratón utilizando isoflurano, y suturar el cuero cabelludo cerrado. Sham controles operados recibirá un procedimiento idéntico con el paso 1,5 omitido. </li></ol> 2. Behavioral Analysis - Resp miedo condicionadoOnse <ol><li> Maneje los ratones en dos días consecutivos antes de la respuesta de miedo condicionado (CFR) de formación. </li><li> Coloque el ratón en la cámara de aire durante 3 minutos antes de la administración de 1,5 choque piso mA durante 2 segundos. Deja ratón en la cámara durante 30 segundos. </li><li> Después de período de retardo (normalmente 24 horas), volver a la cámara de acondicionamiento del ratón durante 5 min. Evaluar la congelación a intervalos de 5 seg. Análisis consiste en comparar la cantidad relativa de tiempo de congelación en dos poblaciones, en nuestro caso con lesión cerebral ratones y controles con operación simulada. Las menores tasas de congelación (en comparación con el control) indica la incapacidad de retener la asociación entre el contexto y el choque piso, una indicación de deterioro de la memoria y la disfunción cognitiva. </li></ol> 3. Preparación agudas rodajas de hipocampo * Nota: anestesia utilizando una campana de vidrio sólo puede ser implementado para los procedimientos de terminales (tales como la disección de cerebro se describe aquí). <ol><li> 7 días después delesión, hacer 1 L de líquido cefalorraquídeo artificial (ACSF) y 250 ml de solución de sacarosa de corte. </li><li> Use hielo liberalmente para garantizar que todos los instrumentos y soluciones utilizados durante la preparación de cortes de cerebro son helada. </li><li> Anestesiar ratón utilizando isoflurano. Rápidamente y con cuidado retire cerebro de ratón y colocar en sacarosa. </li><li> Recortar cerebro y el lugar en la superficie de corte sobre una gota de pegamento en frente de un bloque de agar. </li><li> Cortar 350 micras de espesor cortes coronales, usted debería ser capaz de obtener 4 o 5 rodajas con el circuito del hipocampo intacto. </li><li> Incubar las rebanadas durante al menos 1 hora a 37 ° C. </li></ol> 4. Campo extracelular de registro de potenciales <ol><li> Tire de electrodos de vidrio de borosilicato de 2-5 MΩs utilizando extractor vertical. </li><li> Lugar rebanada en la cámara y el electrodo de inserción en el soporte del electrodo. </li><li> Baje electrodo de estimulación en el segmento en un tracto axonal como el camino perforante o colaterales Schaffer. De grabación inferior electrodoen posición mientras trazas de salida de vigilancia para asegurarse de que los electrodos están en el mismo nivel Z (profundidad). Cuando una respuesta máxima se consigue, manteniendo el nivel de estimulación de corriente constante, los electrodos están en el mismo nivel Z. </li><li> La traza resultante consta de tres componentes: el voleibol fibra presináptica, el campo extracelular potencial postsináptico (fEPSP) y el pico de población postsináptica. Los componentes se pueden superponer temporalmente en algunas preparaciones, haciendo el análisis más difícil. Si hay ambigüedad entre si las respuestas son presináptica o postsináptica, APV y CNQX se puede añadir al baño para bloquear la transmisión excitatoria, y todas las señales restantes serán de origen presináptica. </li><li> Protocolos de estimulación variar para producir tres tipos de experimentos distintos: entrada / salida de las curvas, los pares de grabaciones pulso y experimentos a largo plazo plasticidad. Análisis consiste típicamente en mediciones comparando la pendiente de la fEPSP través en ambos ratones con lesiones cerebrales y ShamFuncionan con los controles, el control de la fuerza de entrada mediante la medición de la descarga de la fibra. </li></ol> 5. Visualizado Patch-clamp grabación <ol><li> Preparar rebanadas, electrodos y del equipo de perforación para grabar como se ha descrito anteriormente, hasta el paso 4,2. </li><li> Sólo considerar células más profundo que 80 micras en el tejido como las células más cercanas a la superficie será muerto y / o se han reducido conectividad. Enfoque de una célula con una presión positiva sobre el electrodo para asegurarse de que no se obstruya medida que se mueve hacia abajo a través del tejido. Cuando el electrodo toca suavemente la célula de aplicar presión negativa a fin de crear un &quot;gigaseal &#39;entre el electrodo y la membrana plasmática. </li><li> Aplicar ráfagas cortas de presión negativa con el fin de romper la membrana plama bajo el electrodo y lograr configuración de célula completa. </li><li> Eliminar los transitorios de capacitancia utilizando un amplificador y compensar la resistencia de serie. La compensación de la resistencia en serie de la célula es esencial para asegurar unaccurate mediciones. </li><li> Dos modos de grabaciones de células individuales se puede realizar: pinza de corriente (voltaje de la membrana de medición) y la abrazadera de tensión (medición de corriente que pasa a través de los canales iónicos de la membrana). Los posibles tipos de análisis son numerosos, pero en nuestro caso, principalmente, de análisis biofísico cuantificar la tasa y el tamaño de las corrientes sinápticas espontáneas, tanto en ratones con lesiones cerebrales y los controles sham-operados. </li></ol> 6. Tensión Sensitive imágenes Dye (VSD) <ol><li> Preparar las rebanadas y el aparejo para grabar como se ha descrito anteriormente, hasta el paso 4.2. </li><li> Preparar acciones tinte mezclando 1 mg di-3-ANEPPDHQ en 50 l de etanol; suministrar 2 alícuotas en tubos de embalaje flexible, almacenar a -20 ° C. Hacer trabajar solución colorante diaria, mediante la dilución de 1:200 en LCRa. </li><li> Incubar rebanada en LCRa papel de filtro humedecido y se tiñen con 90 l de colorante durante 16 minutos, enjuague con LCRa y lugar en la cámara de interface de grabación. </li><li> Ajuste la luz stimulation intensidad hasta que la respuesta se centra en el medio del rango de la cámara. Las imágenes se adquirieron típicamente a una velocidad de 500-1,000 fotogramas por segundo. </li><li> Disparador del obturador para la luz estimulación de 200 ms antes de la estimulación eléctrica para permitir photobleaching rápida inicial se estabilice. Ensayos alternativos de adquisición entre estimulado eléctricamente, y se estimularon eléctricamente no, para permitir la posterior sustracción de fondo no estimulado. Registro de la intensidad de luz en reposo (lectura de fluorescencia con el obturador cerrado) antes de la apertura del obturador. Cada ensayo será un VSD x píxeles por Y píxeles por hora &quot;película&quot; de las lecturas de fluorescencia. Registro de 10 a 12 ensayos VSD en cada condición de prueba. </li><li> Todas las mediciones se realizan en el cambio de fluorescencia intra-pixel pre-eléctrica-estímulo normalizado, dF / F, que se calcula como sigue: Reste la intensidad de la luz en reposo de la CIV prueba prima adquirida. Para cada píxel en cada ensayo, normalizar de acuerdo con el valor medio pre-eléctrica-estímulo para quejuicio, y restando la unidad. Para ello, tanto para los ensayos eléctricamente estimulados y no estimulados eléctricamente. Crea un promedio de &quot;fluorescencia de fondo&quot; juicio de los ensayos no estimulado eléctricamente, y reste este juicio de fondo de los ensayos estimulados eléctricamente. Un análisis más detallado se realiza típicamente en el promedio de 10 a 12 tales ensayos, que generalmente también se filtra en el espacio y tiempo para mejorar la relación señal a ruido. </li></ol> 7. Las disecciones regionales para análisis bioquímicos <ol><li> Eliminar el cerebro del ratón como se ha descrito previamente. </li><li> Preparar rebanadas utilizando cortador de tejidos. </li><li> Lay sección plana, microdissect área CA1 y DG. </li><li> Inmediatamente sumerja en el inhibidor de la proteasa que contiene tampón de lisis. Congelar en nitrógeno líquido y se almacena a -80 ° C. </li></ol> 8. Los resultados representativos Nuestros experimentos suelen comenzar con los datos de comportamiento para confirmar la esperaed déficits cognitivos que existen en ratones con lesiones cerebrales. Empleamos contextual pruebas acondicionado respuesta de miedo ya que es un comportamiento dependiente del hipocampo que es fiable y requiere sólo una sesión de entrenamiento y una sesión de pruebas. Los datos representados en la Figura 2 representa las pruebas de comportamiento para medir la memoria anterógrada, sin embargo, la prueba también se puede utilizar para medir la memoria retrógrada si la sesión de entrenamiento se lleva a cabo antes de la lesión. Campo potenciales postsinápticos excitatorios (fEPSPs) se miden para determinar la eficacia sináptica neta de una gran población de células (Figura 3A). Nos emplean comúnmente tres tipos diferentes de patrones de estimulación, cada uno proporcionando sus propios resultados y conclusiones. En primer lugar, mediante el aumento de la intensidad de estimulación a través de una serie de pasos, se crea una curva de entrada / salida (Figura 3B / C). A continuación, mediante la entrega de dos estímulos de la misma intensidad por separadod por un breve intervalo de tiempo (normalmente 50 ms) se investigan posibles alteraciones en la liberación de vesículas sinápticas probabilidad;. Adicionalmente, se realizan a menudo potenciación a largo plazo (LTP) experimentos. Después de establecer una respuesta de línea base, la estimulación de alta frecuencia breve (generalmente de 100 Hz) en la misma intensidad se entrega, causando una cascada intracelular que conduce a una respuesta sináptica potenciada cuando la estimulación normal se reanuda. La actividad eléctrica de células enteras patch-sujetada células se puede grabar en dos modos. En el modo de fijación de voltaje, el experimentador controla la tensión de la membrana de la célula de patch-sujeta en referencia a la bañera, a través de software de ordenador asociado con el amplificador. En este caso las corrientes postsinápticas que median los eventos son registrados, proporcionando información sobre la frecuencia de liberación presináptica, número de receptores postsinápticos activados y la concentración de neurotransmisor vesicular (Figura 4A). En el modo de abrazadera de corriente del experimentadormanipula la corriente inyectada y mide la respuesta de tensión. Esto puede ser útil para determinar las características del potencial de acción, tales como umbral del potencial de acción y medio de ancho. Estas características permiten la clasificación funcional de las neuronas excitadoras o inhibidoras como en base a sus patrones de disparo del potencial de acción (figura 4B). Con el fin de verificar la identidad celular se recomienda rellenar celdas con Amarillo Lucifer después de la grabación y de la identidad confirmar visualmente por la presencia o ausencia de las espinas dendríticas. (Figura 4C, D). Un ejemplo de los resultados de un experimento utilizando colorante sensible al voltaje para medir los cambios en la tensión de la membrana se muestra en la Figura 5. En este caso, un electrodo de estimulación se ha colocado en la vía colateral Schaffer y la actividad resultante neuronal en el área CA1 se analiza. Tinte sensible a la tensión no informa de los valores absolutos de voltaje de la membrana, sino más bien tque el cambio en la tensión de un estado básico sin estimulación. Sin embargo, los análisis que comparan dos condiciones (por ejemplo una lesión cerebral vs operado de forma simulada) se puede utilizar para determinar los parámetros espaciotemporales de alteraciones fisiológicas que no pueden medirse utilizando fEPSPs o de células enteras de grabación de patch-clamp. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/4411/4411fig1.jpg" /> Figura 1. Diagrama del circuito del hipocampo. Una sección horizontal a través del hipocampo. Las principales vías a través del hipocampo se muestran en amarillo. Los axones de las neuronas en la corteza entorrinal proyecto a través de la vía perforante en el giro dentado formar sinapsis con las dendritas de las células del gyrus dentado gránulo. Axones de células gránulo proyecto través de la vía de fibras musgosas a CA3 donde forman sinapsis con las dendritas de las neuronas CA3. Los axones de las neuronas CA3 proyecto a través de la vía colateral Schaffer en el DendritES de células piramidales de CA1. Los axones de las células piramidales CA1 proyectar fuera del hipocampo a través del subículo. Nota: También se representa son piramidales CA3 colaterales axonales de células que se proyectan hacia el hipocampo contralateral a través de la fimbria. (CA1: Cornu Ammonis 1, CA2: Cornu Ammonis 2, CA3: Cornu Ammonis 3, DG: giro dentado, línea discontinua indica capa de células del cuerpo, línea continua indica los límites estructurales.) <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/4411/4411fig2.jpg" /> Figura 2. Datos representativos del comportamiento A:. Datos de comportamiento que representan la diferencia en las tasas de congelación entre ratones con lesiones cerebrales (FPI) y los controles de operación simulada (sham) en el paradigma del miedo respuesta condicionada. Formación ocurrió el día de la lesión 6 ª siguiente, con el período de prueba se producen 24 horas más tarde. (** Denota p &lt;.01). <img alt="Figura 3" fo:content-wIDþ = &quot;5in&quot; fo: src = &quot;/ files/ftp_upload/4411/4411fig3highres.jpg&quot; src = &quot;/ files/ftp_upload/4411/4411fig3.jpg&quot; /&gt; Figura 3. Los datos representativos registro extracelular A:. Un ejemplo de un campo de excitación potencial postsináptico (fEPSP) de grabación en el área CA1. La desviación hacia abajo primero es el artefacto del estímulo, seguida de la volea fibra presináptica y finalmente la fEPSP. B: entrada / salida de las curvas que representan una disminución de la eficacia sináptica neta en CA1 después de una lesión percusión fluido (FPI). C: Entrada / salida de las curvas que representan un aumento de la eficacia sináptica neta en el giro dentado (DG) después de FPI. (* Indica p &lt;0,05). <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4411/4411fig3large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ampliar la cifra</a> . <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/4411/4411fig4.jpg" /> Figura 4. Representante Plenario de células patch-clamp de datos A: Un ejemplo espontáneo.excitatorios postsinápticos actual (sEPSC) a partir de una célula piramidal CA1. B: Ejemplos de los trenes de potencial de acción de una célula piramidal CA1 (traza superior) y un rápido spiking CA1 interneuron (traza inferior). C: Ejemplo de un amarillo Lucifer lleno CA1 interneuronas inhibitorias. Nótese la ausencia de espinas dendríticas (panel superior). D: Ejemplo de Lucifer amarillo lleno CA1 neurona piramidal. Cabe destacar la presencia de espinas dendríticas (panel superior). <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4411/4411fig4large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ampliar la cifra</a> . <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/4411/4411fig5.jpg" /> Figura 5. Tensión representativa de datos sensibles por imágenes Dye A:. Ratón coronal rebanada hipocampo aparece para mostrar la anatomía. (DG: giro dentado, CA1: Cornu Ammonis 1) B: Amarillo a píxeles rojos representan la actividad excitatoria en el área CA1 14 mseg después de la estimulación aferente garantía Schaffer. Red endica más despolarización mientras que el amarillo indica una despolarización más bajo, pero aún significativa. C: pixeles azules que representan los sitios de actividad inhibitoria en el área CA1 56 mseg después de la estimulación aferente misma garantía Schaffer muestran en azul oscuro B. indica más hiperpolarización.

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	<li>Faul, M., Xu, L., Wald, M. M., Coronado, V. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Traumatic+Brain+Injury+in+the+United+States:+Emergency+Department+Visits+Hospitalizations+and+Deaths+2002-2006.">Traumatic Brain Injury in the United States: Emergency Department Visits Hospitalizations and Deaths 2002-2006.</a> Centers for Disease Control and Prevention, National Center for Injury Prevention and Control. , (2010).</li><li>McAllister, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuropsychiatric+sequelae+of+head+injuries.">Neuropsychiatric sequelae of head injuries.</a> Psychiatr. Clin. North Am. 15, 395-413 (1992).</li><li>Pierce, J. E., Smith, D. H., Trojanowski, J. Q., McIntosh, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enduring+cognitive,+neurobehavioral+and+histopathological+changes+persist+for+up+to+one+year+following+severe+experimental+brain+injury+in+rats.">Enduring cognitive, neurobehavioral and histopathological changes persist for up to one year following severe experimental brain injury in rats.</a> NSC. 87, 359-369 (1998).</li><li>Dixon, C. E., 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=A+fluid+percussion+model+of+experimental+brain+injury+in+the+rat.">A fluid percussion model of experimental brain injury in the rat.</a> J. Neurosurg. 67, 110-119 (1987).</li><li>McIntosh, T. 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=Traumatic+brain+injury+in+the+rat:+characterization+of+a+lateral+fluid-percussion+model.">Traumatic brain injury in the rat: characterization of a lateral fluid-percussion model.</a> Neuroscience. 28, 233-244 (1989).</li><li>Carbonell, W. S., Grady, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+and+temporal+characterization+of+neuronal,+glial,+and+axonal+response+after+traumatic+brain+injury+in+the+mouse.">Regional and temporal characterization of neuronal, glial, and axonal response after traumatic brain injury in the mouse.</a> Acta Neuropathol. 98, 396-406 (1999).</li><li>Toth, Z., Hollrigel, G. S., Gorcs, T., Soltesz, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Instantaneous+perturbation+of+dentate+interneuronal+networks+by+a+pressure+wave-transient+delivered+to+the+neocortex.">Instantaneous perturbation of dentate interneuronal networks by a pressure wave-transient delivered to the neocortex.</a> J. Neurosci. 17, 8106-8117 (1997).</li><li>D'Ambrosio, R., Maris, D. O., Grady, M. S., Winn, H. R., Janigro, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+loss+of+hippocampal+long-term+potentiation,+but+not+depression,+following+fluid+percussion+injury.">Selective loss of hippocampal long-term potentiation, but not depression, following fluid percussion injury.</a> Brain Res. 786, 64-79 (1998).</li><li>Witgen, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+hippocampal+alteration+associated+with+cognitive+deficit+following+experimental+brain+injury:+A+systems,+network+and+cellular+evaluation.">Regional hippocampal alteration associated with cognitive deficit following experimental brain injury: A systems, network and cellular evaluation.</a> Neuroscience. 133, 1-15 (2005).</li><li>Schwarzbach, E., Bonislawski, D. P., Xiong, G., Cohen, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+underlying+the+inability+to+induce+area+CA1+LTP+in+the+mouse+after+traumatic+brain+injury.">Mechanisms underlying the inability to induce area CA1 LTP in the mouse after traumatic brain injury.</a> Hippocampus. 16, 541-550 (2006).</li><li>Cole, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dietary+branched+chain+amino+acids+ameliorate+injury-induced+cognitive+impairment.">Dietary branched chain amino acids ameliorate injury-induced cognitive impairment.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 107, 366-371 (2010).</li></ol>

No hay conflictos de interés declarado.

Cada técnica descrita anteriormente contribuye a la mejor comprensión del mecanismo subyacente que causa el déficit de comportamiento observado. Al combinar la información obtenida de cada uno único método que es capaz de examinar los mecanismos biológicos con mayor precisión. FEPSPs de medida es útil para cuantificar la eficacia sináptica neta de grandes regiones, espacialmente definidas de neuronas. También puede proporcionar información sobre el potencial de un grupo de célul...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nombre del equipo </td><td> Empresa </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentarios (opcional) </td></tr><tr><td> Axopatch 200B amplificador </td><td> Molecular Devices </td><td> Axopatch 200B </td><td> Patch-clamp plataforma </td></tr><tr><td> Digidata 1322A digitalizador </td><td> Molecular Devices </td><td></td><td> Patch-clamp plataforma </td></tr><tr><td> MP-225 micromanipulador </td><td> Sutter </td><td> MP-225 </td><td> Patch-clamp plataforma </td></tr><tr><td> DMLFSA microscopio </td><td> Leica </td><td></td><td> Patch-clamp plataforma </td></tr><tr><td> MultiClamp amplificador 700B </td><td> Molecular Devices </td><td> MultiClamp 700B </td><td> Múltiples (campo)aparejo </td></tr><tr><td> Digidata 1440 digitalizador </td><td> Molecular Devices </td><td></td><td> Multipurpos (campo) rig </td></tr><tr><td> MPC-200 micromanipulador </td><td> Sutter </td><td> MPC-200 </td><td> Múltiples (campo) rig </td></tr><tr><td> BX51WI microscopio </td><td> Olimpo </td><td> BX51WI </td><td> Múltiples (campo) rig </td></tr><tr><td> Axoclamp amplificador 900A </td><td> Molecular Devices </td><td> Axoclamp 900A </td><td> VSD plataforma </td></tr><tr><td> Digidata 1322 digitalizador </td><td> Molecular Devices </td><td></td><td> VSD plataforma </td></tr><tr><td> Camisas rojas cámara CCD-SMQ </td><td> Camisas rojas </td><td> NCS01 </td><td> VSD plataforma </td></tr><tr><td> VT 1200S Vibratome </td><td> Leica </td> &lt;td&gt; 14048142066 </td><td></td></tr><tr><td> P-30 Electrodo extractor </td><td> Sutter </td><td> P-30 / P </td><td></td></tr><tr><td> inhibidor de la proteasa completar </td><td> Roche </td><td> 11697498001 </td><td></td></tr></tbody></table>

investigations on alterations of hippocampal circuit function following mild traumatic brain injury

Lesión Cerebral Traumática (TBI) afecta a más de 1,7 millones de personas en los Estados Unidos cada año e incluso lesión cerebral traumática leve puede conducir a alteraciones neurológicas persistentes 1. Dos síntomas generalizados e incapacitantes que experimentan los supervivientes de LCT, déficit de memoria y una reducción en el umbral de convulsiones, se piensa que es mediado por TBI inducida por disfunción del hipocampo 2,3. Con el fin de demostrar cómo la función alterada de circuito del hipocampo afecta adversamente el comportamiento después de la LCT en ratones, se emplean lesión lateral percusión de fluido, un modelo animal comúnmente usado de TBI que recrea muchas características de humano TBI, incluyendo la pérdida celular neuronal, gliosis, y perturbación iónica 4 - 6. Aquí se demuestra un método combinatorio para investigar TBI inducida por disfunción del hipocampo. Nuestro enfoque incorpora múltiples técnicas ex vivo fisiológicas junto con el comportamiento animal y el análisis bioquímico, con el fin de analizarpost-TBI cambios en el hipocampo. Comenzamos con el paradigma experimental de lesión junto con análisis de comportamiento para evaluar la discapacidad cognitiva después de TBI. A continuación, se presentan tres diferentes técnicas de grabación ex vivo: grabación de campo potencial extracelular, visualizados de células enteras parche de sujeción y tensión de grabación de tinte sensible. Por último, demostrar un método para regionalmente disección subregiones del hipocampo que puede ser útil para el análisis detallado de alteraciones neuroquímicas y metabólica post-TBI. Estos métodos han sido utilizados para examinar las alteraciones en los circuitos del hipocampo después de TBI y para investigar los cambios opuestos en función de la red de circuito que se producen en el giro dentado y CA1 subregiones del hipocampo (ver Figura 1). La capacidad de analizar los cambios post-TCE en cada subregión es esencial para la comprensión de los mecanismos subyacentes que contribuyen a la lesión cerebral traumática inducida conductual y cognitivo deficits. El sistema multifacético descrito aquí permite a los investigadores a empujar más allá de la caracterización de la fenomenología inducida por un estado de enfermedad (en este caso TBI) y determinar los mecanismos responsables de la patología observada asociada con lesión cerebral traumática.

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Investigations on Alterations of Hippocampal Circuit Function Following Mild Traumatic Brain Injury

Un enfoque multifacético para investigar cambios funcionales en los circuitos del hipocampo se explica. Técnicas electrofisiológicas se describen junto con el protocolo de lesión, las pruebas de comportamiento y método de disección regional. La combinación de estas técnicas se pueden aplicar de forma similar para otras regiones del cerebro y preguntas científicas.

Las investigaciones sobre alteraciones de la función del circuito del hipocampo después de una lesión cerebral traumática leve

Traumatic Brain Injury (TBI) afflicts more than 1.7 million people in the United States each year and even mild TBI can lead to persistent neurological ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

15.2K vistas.  Children's Hospital of Philadelphia. Un enfoque multifacético para investigar cambios funcionales en los circuitos del hipocampo se explica. Técnicas electrofisiológicas se describen junto con el protocolo de lesión, las pruebas de comportamiento y método de disección regional. La combinación de estas técnicas se pueden aplicar de forma similar para otras regiones del cerebro y preguntas científicas.

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Effects of Blast-induced Neurotrauma on Pressurized Rodent Middle Cerebral Arteries

Though there have been studies on the histopathological and behavioral effects of blast exposure, fewer have been dedicated to blast&#39;s cerebral vascular effects. Impact (i.e., non-blast) traumatic brain injury (TBI) is known to decrease pressure autoregulation in the cerebral vasculature in both humans and experimental animals. The hypothesis that blast-induced traumatic brain injury (bTBI), like impact TBI, results in impaired cerebral vascular reactivity was tested by measuring myogenic dilatory responses to reduced intravascular pressure in rodent middle cerebral arterial (MCA) segments from rats subjected to mild bTBI using an Advanced Blast Simulator (ABS) shock tube. Adult, male Sprague-Dawley rats were anesthetized, intubated, ventilated and prepared for Sham bTBI (identical manipulation and anesthesia except for blast injury) or mild bTBI. Rats were randomly assigned to receive Sham bTBI or mild bTBI followed by sacrifice 30 or 60 min post-injury. Immediately after bTBI, righting reflex (RR) suppression times were assessed, euthanasia at the time points post-injury was completed, the brain was harvested and the individual MCA segments were collected, mounted and pressurized. As the intraluminal pressure perfused through the arterial segments was reduced in 20 mmHg increments from 100 to 20 mmHg, MCA diameters were measured and recorded. With decreasing intraluminal pressure, MCA diameters steadily increased significantly above baseline in the Sham bTBI groups while MCA dilator responses were significantly reduced (p &#60; 0.05) in both bTBI groups as evidenced by the impaired, smaller MCA diameters recorded for the bTBI groups. In addition, RR suppression in the bTBI groups was significantly (p &#60; 0.05) higher than in the Sham bTBI groups. MCA&#39;s collected from the Sham bTBI groups exhibited typical vasodilatory properties to decreases in intraluminal pressure while MCA&#39;s collected following bTBI exhibited significantly impaired myogenic vasodilatory responses to reduced pressure that persisted for at least 60 min after bTBI.

Here, we present a protocol to describe methods for ex vivo vascular reactivity determination following a primary blast traumatic brain injury (bTBI) using isolated, pressurized, rodent middle cerebral arterial (MCA) segments. bTBI induction is accomplished using a shock tube, also known as an Advanced Blast Simulator (ABS) device.

Efectos de Neurotrauma inducido ráfaga en roedor a presión media de las arterias cerebrales

Though there have been studies on the histopathological and behavioral effects of blast exposure, fewer have been dedicated to blast&#39;s cerebral ...

Investigación

Neurociencias

Investigating Alterations in Caecum Microbiota After Traumatic Brain Injury in Mice

Increasing evidence shows that the microbiota-gut-brain axis plays an important role in the pathogenesis of brain diseases. Several studies also demonstrate that traumatic brain injuries cause changes to the gut microbiota. However, mechanisms underlying the bidirectional regulation of the brain-gut axis remain unknown. Currently, few models exist for studying the changes in gut microbiota after traumatic brain injury. Therefore, the presented study combines protocols for inducing traumatic brain injury using a lateral fluid percussion device and analysis of caecum samples following injury for investigating alterations in the gut microbiome. Alterations of the gut microbiota composition after traumatic brain injury are determined using 16S-rDNA sequencing. This protocol provides an effective method for studying the relationships between enteric microorganisms and traumatic brain injury.

Presented here is a protocol to induce diffuse traumatic brain injury using a lateral fluid percussion device followed by the collection of the caecum content for gut microbiome analysis.

Investigación de alteraciones en Caecum Microbiota después de una lesión cerebral traumática en ratones

Increasing evidence shows that the microbiota-gut-brain axis plays an important role in the pathogenesis of brain diseases. Several studies also ...

Advanced Diffusion Imaging in The Hippocampus of Rats with Mild Traumatic Brain Injury

Mild traumatic brain injury (mTBI) is the most common type of acquired brain injury. Since patients with traumatic brain injury show a tremendous variability and heterogeneity (age, gender, type of trauma, other possible pathologies, etc.), animal models play a key role in unraveling factors that are limitations in clinical research. They provide a standardized and controlled setting to investigate the biological mechanisms of injury and repair following TBI. However, not all animal models mimic the diffuse and subtle nature of mTBI effectively. For example, the commonly used controlled cortical impact (CCI) and lateral fluid percussion injury (LFPI) models make use of a craniotomy to expose the brain and induce widespread focal trauma, which are not commonly seen in mTBI. Therefore, these experimental models are not valid to mimic mTBI. Thus, an appropriate model should be used to investigate mTBI. The Marmarou weight drop model for rats induces similar microstructural alterations and cognitive impairments as seen in patients who sustain mild trauma; therefore, this model was selected for this protocol. Conventional computed tomography and magnetic resonance imaging (MRI) scans commonly show no damage following a mild injury, because mTBI induces often only subtle and diffuse injuries. With diffusion weighted MRI, it is possible to investigate microstructural properties of brain tissue, which can provide more insight into the microscopic alterations following mild trauma. Therefore, the goal of this study is to obtain quantitative information of a selected region-of-interest (i.e., hippocampus) to follow up disease progression after obtaining a mild and diffuse brain injury.

The overall goal of this procedure is to obtain quantitative microstructural information of the hippocampus in a rat with mild traumatic brain injury. This is done using an advanced diffusion-weighted magnetic resonance imaging protocol and region-of-interest based analysis of parametric diffusion maps.

Imágenes de difusión avanzada en el hipocampo de ratas con lesión cerebral traumática leve

Mild traumatic brain injury (mTBI) is the most common type of acquired brain injury. Since patients with traumatic brain injury show a tremendous ...

Low-intensity Blast Wave Model for Preclinical Assessment of Closed-head Mild Traumatic Brain Injury in Rodents

Traumatic brain injury (TBI) is a large-scale public health problem. Mild TBI is the most prevalent form of neurotrauma and accounts for a large number of medical visits in the United States. There are currently no FDA-approved treatments available for TBI. The increased incidence of military-related, blast-induced TBI further accentuates the urgent need for effective TBI treatments. Therefore, new preclinical TBI animal models that recapitulate aspects of human blast-related TBI will greatly advance the research efforts into the neurobiological and pathophysiological processes underlying mild to moderate TBI as well as the development of novel therapeutic strategies for TBI.
Here we present a reliable, reproducible model for the investigation of the molecular, cellular, and behavioral effects of mild to moderate blast-induced TBI. We describe a step-by-step protocol for closed-head, blast-induced mild TBI in rodents using a bench-top setup consisting of a gas-driven shock tube equipped with piezoelectric pressure sensors to ensure consistent test conditions. The benefits of the setup that we have established are its relative low-cost, ease of installation, ease of use and high-throughput capacity. Further advantages of this non-invasive TBI model include the scalability of the blast peak overpressure and the generation of controlled reproducible outcomes. The reproducibility and relevance of this TBI model has been evaluated in a number of downstream applications, including neurobiological, neuropathological, neurophysiological and behavioral analyses, supporting the use of this model for the characterization of processes underlying the etiology of mild to moderate TBI.

We present here a protocol of a blast wave model for rodents to investigate neurobiological and pathophysiological effects of mild to moderate traumatic brain injury. We established a gas-driven, bench-top setup equipped with pressure sensors allowing for reliable and reproducible generation of blast-induced mild to moderate traumatic brain injury.

Modelo de onda blástica de baja intensidad para la evaluación preclínica de la lesión cerebral traumática leve de cabeza cerrada en roedores

Traumatic brain injury (TBI) is a large-scale public health problem. Mild TBI is the most prevalent form of neurotrauma and accounts for a large number of ...

A Metric Test for Assessing Spatial Working Memory in Adult Rats Following Traumatic Brain Injury

Impairments to sensory, short-term, and long-term memory are common side effects after traumatic brain injury (TBI). Due to the ethical limitations of human studies, animal models provide suitable alternatives to test treatment methods, and to study the mechanisms and related complications of the condition. Experimental rodent models have historically been the most widely used due to their accessibility, low cost, reproducibility, and validated approaches. A metric test, which tests the ability to recall the placement of two objects at various distances and angles from one another, is a technique to study impairment in spatial working memory (SWM) after TBI. The significant advantages of metric tasks include the possibility of dynamic observation, low cost, reproducibility, relative ease of implementation, and low stress environment. Here, we present a metric test protocol to measure impairment of SWM in adult rats after TBI. This test provides a feasible way to evaluate physiology and pathophysiology of brain function more effectively.

Traumatic brain injury (TBI) is commonly associated with memory impairment. Here, we present a protocol to assess spatial working memory after TBI via a metric task. A metric test is a useful tool to study spatial working memory impairment after TBI.

Una prueba métrica para evaluar la memoria de trabajo espacial en ratas adultas después de una lesión cerebral traumática

Impairments to sensory, short-term, and long-term memory are common side effects after traumatic brain injury (TBI). Due to the ethical limitations of ...

Electromagnetic Controlled Closed-Head Model of Mild Traumatic Brain Injury in Mice

Highly reproducible animal models of traumatic brain injury (TBI), with well-defined pathologies, are needed for testing therapeutic interventions and understanding the mechanisms of how a TBI alters brain function. The availability of multiple animal models of TBI is necessary to model the different aspects and severities of TBI seen in people. This manuscript describes the use of a midline closed head injury (CHI) to develop a mouse model of mild TBI. The model is considered mild because it does not produce structural brain lesions based on neuroimaging or gross neuronal loss. However, a single impact creates enough pathology that cognitive impairment is measurable at least 1 month after injury. A step-by-step protocol to induce a CHI in mice using a stereotaxically guided electromagnetic impactor is defined in the paper. The benefits of the mild midline CHI model include the reproducibility of the injury-induced changes with low mortality. The model has been temporally characterized up to 1 year after the injury for neuroimaging, neurochemical, neuropathological, and behavioral changes. The model is complementary to open skull models of controlled cortical impact using the same impactor device. Thus, labs can model both mild diffuse TBI and focal moderate-to-severe TBI with the same impactor.

The protocol describes mild traumatic brain injury in a mouse model. In particular, a step-by-step protocol to induce a mild midline closed head injury and the characterization of the animal model is fully explained.

Modelo electromagnético controlado de cabeza cerrada de lesión cerebral traumática leve en ratones

Highly reproducible animal models of traumatic brain injury (TBI), with well-defined pathologies, are needed for testing therapeutic interventions and ...

Assessing Changes in Synaptic Plasticity Using an Awake Closed-Head Injury Model of Mild Traumatic Brain Injury

Mild traumatic brain injuries (mTBIs) are a prevalent health issue in North America. There is increasing pressure to utilize ecologically valid models of closed-head mTBI in the preclinical setting to increase translatability to the clinical population. The awake closed-headed injury (ACHI) model uses a modified controlled cortical impactor to deliver closed-headed injury, inducing clinically relevant behavioral deficits without the need for a craniotomy or the use of an anesthetic.
This technique does not normally induce fatalities, skull fractures, or brain bleeds, and is more consistent with being a mild injury. Indeed, the mild nature of the ACHI procedure makes it ideal for studies investigating repetitive mTBI (r-mTBI). Growing evidence indicates that r-mTBI can result in a cumulative injury that produces behavioral symptoms, neuropathological changes, and neurodegeneration. r-mTBI is common in youths playing sports, and these injuries occur during a period of robust synaptic reorganization and myelination, making the younger population particularly vulnerable to the long-term influences of r-mTBI.
Further, r-mTBI occurs in cases of intimate partner violence, a condition for which there are few objective screening measures. In these experiments, synaptic function was assessed in the hippocampus in juvenile rats that had experienced r-mTBI using the ACHI model. Following the injuries, a tissue slicer was utilized to make hippocampal slices to evaluate bidirectional synaptic plasticity in the hippocampus at either 1 or 7 days following the r-mTBI. Overall, the ACHI model provides researchers with an ecologically valid model to study changes in synaptic plasticity following mTBI and r-mTBI.

Here, it is demonstrated how an awake closed-head injury model can be used for examining the effects of repeated mild traumatic brain injury (r-mTBI) on synaptic plasticity in the hippocampus. The model replicates important features of r-mTBI in patients and is used in conjunction with in vitro electrophysiology.

Evaluación de los cambios en la plasticidad sináptica utilizando un modelo de lesión cerebral traumática leve con vigilia

Mild traumatic brain injuries (mTBIs) are a prevalent health issue in North America. There is increasing pressure to utilize ecologically valid models of ...

Validación de la respuesta a las lesiones y las evaluaciones conductuales en un modelo de rata mTBI

Rat Model of Closed-Head Mild Traumatic Injury and its Validation

Animal models are crucial for advancing our understanding of mild traumatic brain injury (mTBI) and guiding clinical research. To achieve meaningful insights, developing a stable and reproducible animal model is essential. In this study, we report a detailed description of a closed-head mTBI model and a representative validation method using Sprague-Dawley rats to verify the modeling effect. The model involves dropping a 550 g mass weight from a height of 100 cm directly onto the head of a rat on a destructible surface, followed by a 180-degree turn. To assess the injury, rats underwent a series of neurobehavioral assessments 10 min post-injury, including time of loss of consciousness, first seeking-behavior time, escape ability, and beam balance ability test. During the acute and subacute stages following the injury, behavioral tests were conducted to assess motor coordination ability (Beam task), anxiety (Open Field test), and learning and memory abilities (Morris Water Maze test). The closed-head mTBI model produced a consistent injury response with minimal mortality and replicated real-life situations. The validation method effectively verified the model development and ensured the stability and consistency of the model.

Autor destacado: Avance en la investigación de lesiones cerebrales traumáticas: un modelo de cabeza cerrada para una replicación precisa y una evaluación rápida 

Here, we present a closed-head mild traumatic brain injury (mTBI) rat model and its validation exhibiting remarkable similarity to human mTBI concerning behavioral manifestations during the acute and subacute stages.

Modelo de Rata de Lesión Traumática Leve de Cabeza Cerrada y su Validación

Animal models are crucial for advancing our understanding of mild traumatic brain injury (mTBI) and guiding clinical research. To achieve meaningful ...