This work was funded by the DFG (SFB 779 TPB8, Kr1879/3-1 MRK), DIP grant (MRK), EU FP7 MC-ITN NPlast (MRK), Center for Behavioral Brain Sciences (CBBS, Sahsen-Anhalt), (AK and SB), MM is a recipient of European Molecular Biology Organization (EMBO) Long-Term Fellowship (EMBO ALTF 884-2011) and Marie-Curie IEF.

1 Préparation de aiguë coupes d&#39;hippocampe de cerveau de rat adulte <ol><li> Anesthésier les rats avec de l&#39;isoflurane. ATTENTION: Effectuer la procédure en utilisant un dessiccateur fermé, ne pas inhaler isoflurane. Assurez-vous que l&#39;animal est complètement anesthésié. </li><li> Décapiter le rat, isoler rapidement le cerveau, et la plonger dans précarbonaté (95% O 2/5% de CO mélange gazeux 2) glacé la solution de Gey (composition en mM: 130 NaCl, 4,9 KCl, 1,5 CaCl 2 · 2H 2 O , 0,3 MgSO 4 · 2H 2 O, 11 MgCl 2 · 6H 2 O, 0,23 KH 2 PO 4, 0,8 Na 2 HPO 4 · 7H 2 O, 5 Glucose · H 2 O, 25 HEPES, 22 NaHCO 3, pH 7,32) pendant 30 min 1,2,10,16. </li><li> Retirez le cervelet et une partie du cortex entorhinal. Séparez les hémisphères corticaux avec une coupe mi-sagittal, puis placez chaque hémisphère vers le bas sur sa surface interne. Par la suite, faireune réduction de 50 à 70 ° (de 50 à 70 ° transversal) le long de la partie dorsale de chaque hémisphère 13,14. </li><li> Collez chaque hémisphère de la surface fraîchement coupée sur la plate-forme de découpage du système de découpe. La plate-forme devrait être couvert par la solution de Gey glacée precarbogenated. </li><li> Couper 350 um de 50 à 70 ° tranches transversales de côté avant vers l&#39;arrière en utilisant un vibratome ajustés pour minimiser l&#39;oscillation de l&#39;axe z. La formation de l&#39;hippocampe, le cortex entorhinal et subicular, ainsi que les cortex dorso-latérale qui se trouvent à l&#39;hippocampe feront partie des tranches utilisées pour les expériences 13,14. </li><li> Transfert des coupes d&#39;hippocampe de forme de U et submergé de type incubateur et incuber pendant au moins 2 heures à 32 ° C avec du liquide céphalorachidien artificiel carbogenated (ACSF contenant en mM: 110 NaCl, 2,5 KCl, 2,5 CaCl2 · 2H 2 O, 1,5 MgSO 4 · 2H 2 O, 1,24 KH 2 PO 4, 10 Glucose · H 2O, 27,4 NaHCO 3, pH 7,3) 1,2,10,16. </li></ol> 2 Positionnement des électrodes, de base d&#39;enregistrement, et l&#39;induction de la LTP <ol><li> Transférer la tranche de l&#39;hippocampe à une chambre d&#39;enregistrement du type immergé monté sous un microscope. Perfuser (6-7 ml / min) avec ACSF carbogenated pendant au moins 30 min à 32 ° C. </li><li> Préparer microélectrodes capillaires en verre remplis d&#39;ACSF (résistance à la pointe est de 3-5 MQ). </li><li> Placez un verre rempli de microélectrodes ACSF dans les fibres CA1 Schaffer-garantie pour la stimulation et à la radiatum CA1 de strate pour fEPSP enregistrement 1,2,10 (figure 2). La distance entre les électrodes doit être d&#39;environ 300 um. </li><li> Évocation champ excitateurs post-synaptiques potentiels (fEPSPs) par stimulation des fibres Schaffer-accessoires avec des impulsions de courant rectangulaires biphasiques (200 ms / polarité) dans une gamme de 3-4 V. </li><li> Effectuer le test de stimulation maximale par mesure de l&#39;INPrelation ut-sortie et de définir la force de stimulation de 40% des valeurs fEPSP pente maximales obtenues et garder constante tout au long de l&#39;expérience. </li><li> Commencer l&#39;enregistrement de base pendant au moins 15 minutes après le test de stimulation maximale. Mesurer les réponses à des stimuli tester toutes les minutes pendant toute l&#39;expérience. Effectuer des enregistrements de base avec la stimulation de basse fréquence. </li><li> Notez la ligne de base pendant au moins 30 min. </li><li> Pour la fin LTP induction s&#39;appliquer à haute fréquence 100 Hz tétanisation composé de trois trains de relance 1 sec à 100 Hz avec un intervalle intertrain 5 min. Pour augmenter le champ de stimulation dans CA1 région 5 uM bicuculine peuvent être lavés en 2 min avant tétanisation et doivent être lavés immédiatement après la dernière tétanisation. </li></ol> 3 Collection de tranches après induction de la LTP et Snap congélation <ol><li> Arrêter l&#39;enregistrement LTP 2 min ou 30 min après trois trains de stimulation tétanique induisant Late-LTP. </li><li&gt; Retirez les électrodes et rapidement transférer la tranche sur une plate-forme métallique precold placé sur de la glace sèche. Répétez la procédure pour une tranche de contrôle gardé dans un incubateur en forme de U. ATTENTION: Utiliser des gants tout en travaillant avec de la glace sèche. </li><li> Recueillir chaque tranche dans un tube de 1,5 ml et conserver à -80 ° C. </li></ol> 4. isolement de fractions enrichies nucléaires de la région CA1 de l&#39;hippocampe <ol><li> Prenez tubes de 1,5 ml Eppendorf avec les tranches congelés de -80 ° C et de les garder sur la glace. </li><li> Ajouter 0,5 ml de tampon contenant la protéase fraîche SCT (PI) et la phosphatase (PS) inhibiteurs, dans le tube. Incuber pendant 2-3 min et transférer à un microscope stéréoscopique. ATTENTION: Utiliser des gants de protection et une blouse de laboratoire tout en travaillant avec PI et PS. </li><li> Disséquer la région pyramidale CA1 de l&#39;hippocampe de strate au moyen de deux aiguilles. Utilisez une aiguille pour la tenue de la tranche sous la loupe binoculaire et la seconde aiguille pour couper la zone CA1. </li><li> Recueillir le CA disséquéUne région de cinq tranches (pour chaque groupe) dans un nouveau tube de 1,5 ml contenant un tampon de lyse de 50 ul (1 x tampon de lyse hypotonique contenant en mM: 10 HEPES, 1,5 MgCl2, 10 KCl, pH 7,9, avec PI et PS). Notez que cette quantité de matière sera suffisante pour faire fonctionner 2-3 immunoblots. </li><li> Homogénéiser tissus prélevés par prudent pipetage de haut en bas. Utiliser une pipette de 200 pi. Faire incuber le lysat sur de la glace pendant 5-7 minutes pour permettre aux cellules de se gonfler. </li><li> Prendre 2 pl du lysat, déposez-les sur une lame de microscope, et de visualiser le gonflement des cellules sous un microscope en champ lumineux. Avec gonflement correct des cellules les noyaux apparaissent comme des structures intactes ronde. </li><li> Recueillir 20 ul d&#39;échantillon dans un tube de 1,5 ml frais de «fraction homogénat. Ajouter 8 pi de dénaturation tampon d&#39;échantillon SDS 4x. </li><li> Centrifuger les lysats restants à 11000 rpm pendant 1 min. </li><li> Recueillir soigneusement le surnageant par le haut («fraction cytosolique), transfert dans un nouveau tube et ajouter 20 ul de tampon d&#39;échantillon 4x. </li><li> Reprendre le culot dans 60 ul de tampon hypotonique et ajouter 20 ul de tampon d&#39;échantillon 4x. Cette fraction est appelée «fraction enrichie nucléaire. </li><li> L&#39;homogénat, cytosoliques et nucléaires fractions enrichies peuvent être conservés à -20 ° C ou -80 ° C pour immunoblot après. </li></ol> 5. Immunoblotting semi-quantitative de protéines Synapto nucléaires <ol><li> Décongeler les échantillons et les faire bouillir pendant 5 min à 95 ° C. </li><li> Prenez 5 pl de chaque fraction et déterminer la concentration en protéine par amido essai noir ou le test BCA. </li><li> Veuillez quantité égale d&#39;échantillons de protéines de l&#39;homogénat, les fractions enrichies cytoplasmiques et nucléaires sur SDS-PAGE. Les échantillons de contrôle et des tranches LTP doivent être placés sur le même gel pour une comparaison directe. </li><li> Effectuer une procédure ouest-buvard standard (transfert humide est recommandé). </li><li> Sonder les membranes avec til anticorps de choix. Par la suite les mêmes blots (ou mêmes échantillons exécuter en parallèle) peuvent être sondés avec un marqueur cytoplasmique - enolase2 neurone spécifique (NSE2) et marqueur nucléaire - NeuN et un anticorps ß-actine comme contrôle de charge. </li></ol> Analyse 6. données <ol><li> L&#39;efficacité de l&#39;induction de LTP peut être analysé par un logiciel Clampfit. La pente moyenne des enregistrements de base a été comparée avec les pentes après tétanisation utilisant deux ANOVA, p &lt;0,05 a été considérée significativement différente. Les valeurs de pente fEPSP ont été représentés dans les schémas sous forme de moyenne ± SEM </li><li> Pour la quantification des immuno-empreintes, numériser le film autoradiographique et analyser la densité intégrée des bandes de protéines par ImageJ ou bandes de fluorescence d&#39;un système Licor. Les valeurs de bandes immunoréactives devraient être normalisées pour le chargement et le buvard contrôle. Pour la comparaison des groupes témoins et LTP un nonparametrical Mann-Whitney U-test pourrait être utilisé. </li></ol><table border="0"cellpadding = &quot;0&quot; cellspacing = &quot;0&quot;&gt; <tbody><tr><td> Nom de la mémoire tampon </td><td> Réactif </td><td> Concentration (mM) </td><td> Montant </td><td> Commentaires / Description </td></tr><tr><td> Solution (pH: 7,3 ~ 7,4) de Gey </td><td> NaCl </td><td> 130 </td><td> 7,6 g </td><td> filtration stérile </td></tr><tr><td> 1000 ml </td><td> KCl </td><td> 4.9 </td><td> 0,37 g </td><td></td></tr><tr><td></td><td> CaCl 2 · 2H 2 O </td><td> 1.5 </td><td> 0,22 g </td><td></td></tr><tr><td></td><td> MgSO 4 · 2H 2 O </td><td> 0,3 </td><td> 0,0739 g </td><td></td></tr><tr><td></td><td> MgCl 2 · 6H 2 O </td><td> 11 </td><td> 2,24 g </td><td></td></tr><tr><td></td><td> KH 2 PO 4 </td><td> 0,23 </td><td> 0,0313 g </td><td></td></tr><tr><td></td><td> Na 2 HPO 4 · 7H 2 O </td><td> 0,8 </td><td> 0,2145 g </td><td></td></tr><tr><td></td><td> Glucose · H 2 O </td><td> 5 </td><td> 0.9909 g </td><td></td></tr><tr><td></td><td> HEPES </td><td> 25 </td><td> 5,96 g </td><td></td></tr><tr><td></td><td> NaHCO 3 </td><td> 22 </td><td> 1,85 g </td><td></td></tr><tr><td> ACSF (pH: 7,3 ~ 7,4) </td><td> NaCl </td><td> 110 </td><td> 6,428 g </td><td> filtration stérile </td></tr><tr><td> 1000 ml </td><td> KCl </td><td> 2.5 </td><td> 0,1865 g </td><td></td></tr><tr><td></td><td> CaCl 2 · 2H 2 O </td><td> 2.5 </td><td> 0,368 g </td><td></td></tr><tr><td></td><td> MgSO 4 · 2H 2 O </td><td> 1.5 </td><td> 0,370 g </td&gt; <td></td></tr><tr><td></td><td> KH 2 PO 4 </td><td> 1,24 </td><td> 0,169 g </td><td></td></tr><tr><td></td><td> Glucose · H 2 O </td><td> 10 </td><td> 1,9817 g </td><td></td></tr><tr><td></td><td> NaHCO 3 </td><td> 27,4 </td><td> 2,3 g </td><td></td></tr><tr><td> 1x hypotonique tampon (pH: 7,9) </td><td> HEPES </td><td> 10 </td><td> 0,23 g </td><td></td></tr><tr><td> 100 ml </td><td> MgCl 2 · 6H 2 O </td><td> 1.5 </td><td> 0,0304 g </td><td></td></tr><tr><td></td><td> KCl </td><td> 10 </td><td> 0,07455 g </td><td></td></tr></tbody></table> Tableau 1: Tampons.

<ol>
	<li>Behnisch, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nuclear+translocation+of+Jacob+in+hippocampal+neurons+after+stimuli+inducing+long-term+potentiation+but+not+long-term+depression.">Nuclear translocation of Jacob in hippocampal neurons after stimuli inducing long-term potentiation but not long-term depression.</a> PLoS One. 6 (2), e17276 (2011).</li><li>Cai, F., Frey, J. U., Sanna, P. P., Behnisch, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+degradation+by+the+proteasome+is+required+for+synaptic+tagging+and+the+heterosynaptic+stabilization+of+hippocampal+late-phase+long-term+potentiation.">Protein degradation by the proteasome is required for synaptic tagging and the heterosynaptic stabilization of hippocampal late-phase long-term potentiation.</a> Neuroscience. 169 (4), 1520-1526 (2010).</li><li>Chapman, C. A., Perez, Y., Lacaille, J. 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+GABA(A)+inhibition+on+the+expression+of+long-term+potentiation+in+CA1+pyramidal+cells+are+dependent+on+tetanization+parameters.">Effects of GABA(A) inhibition on the expression of long-term potentiation in CA1 pyramidal cells are dependent on tetanization parameters.</a> Hippocampus. 8 (3), 289-298 (1998).</li><li>Ch'ng, T. H., Uzgil, B., Lin, P., Avliyakulov, N. K., O'Dell, T. J., Martin, K. C. <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+transport+of+the+transcriptional+coactivator+CRTC1+from+synapse+to+nucleus.">Activity-dependent transport of the transcriptional coactivator CRTC1 from synapse to nucleus.</a> Cell. 150 (1), 207-221 (2012).</li><li>Dieterich, 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=Caldendrin-Jacob:+a+protein+liaison+that+couples+NMDA+receptor+signalling+to+the+nucleus.">Caldendrin-Jacob: a protein liaison that couples NMDA receptor signalling to the nucleus.</a> PLoS Biol. 6 (2), e34 (2008).</li><li>Fainzilber, M., Budnik, V., Segal, R. A., Kreutz, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+synapse+to+nucleus+and+back+again--communication+over+distance+within+neurons.">From synapse to nucleus and back again--communication over distance within neurons.</a> J. Neurosci. 31 (45), 16045-16048 (2011).</li><li>Hardingham, G. E., Bading, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+versus+extrasynaptic+NMDA+receptor+signalling:+implications+for+neurodegenerative+disorders.">Synaptic versus extrasynaptic NMDA receptor signalling: implications for neurodegenerative disorders.</a> Nat. Rev. Neurosci. 11 (10), 682-696 (2010).</li><li>Ivanov, A., 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=Opposing+role+of+synaptic+and+extrasynaptic+NMDA+receptors+in+regulation+of+the+extracellular+signal-regulated+kinases+(ERK)+activity+in+cultured+rat+hippocampal+neurons.">Opposing role of synaptic and extrasynaptic NMDA receptors in regulation of the extracellular signal-regulated kinases (ERK) activity in cultured rat hippocampal neurons.</a> J. Physiol. 57, 789-798 (2006).</li><li>Jordan, B. A., Kreutz, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nucleocytoplasmic+protein+shuttling:+the+direct+route+in+synapse-to-nucleus+signaling.">Nucleocytoplasmic protein shuttling: the direct route in synapse-to-nucleus signaling.</a> Trends Neurosci. 32 (7), 392-401 (2009).</li><li>Karpova, A., 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=Encoding+and+transducing+the+synaptic+or+extrasynaptic+origin+of+NMDA+receptor+signals+to+the+nucleus.">Encoding and transducing the synaptic or extrasynaptic origin of NMDA receptor signals to the nucleus.</a> Cell. 152 (5), 1119-1133 (2013).</li><li>Kim, M. J., Dunah, A. W., Wang, Y. T., Sheng, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+roles+of+NR2A-+and+NR2B-containing+NMDA+receptors+in+Ras-ERK+signaling+and+AMPA+receptor+trafficking.">Differential roles of NR2A- and NR2B-containing NMDA receptors in Ras-ERK signaling and AMPA receptor trafficking.</a> Neuron. 46, 745-760 (2005).</li><li>Lai, K. O., Zhao, Y., Ch'ng, T. H., Martin, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Importin-mediated+retrograde+transport+of+CREB2+from+distal+processes+to+the+nucleus+in+neurons.">Importin-mediated retrograde transport of CREB2 from distal processes to the nucleus in neurons.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105 (44), 17175-17180 (2008).</li><li>Leutgeb, J. K., Frey, J. U., Behnisch, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LTP+in+cultured+hippocampal-entorhinal+cortex+slices+from+young+adult+(P25-30)+rats.">LTP in cultured hippocampal-entorhinal cortex slices from young adult (P25-30) rats.</a> J. Neurosci. Methods. 130 (1), 19-32 (2003).</li><li>Leutgeb, J. K., Frey, J. U., Behnisch, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+cell+analysis+of+activity-dependent+cyclic+AMP-responsive+element-binding+protein+phosphorylation+during+long-lasting+long-term+potentiation+in+area+CA1+of+mature+rat+hippocampal-organotypic+cultures.">Single cell analysis of activity-dependent cyclic AMP-responsive element-binding protein phosphorylation during long-lasting long-term potentiation in area CA1 of mature rat hippocampal-organotypic cultures.</a> Neuroscience. 131 (3), 601-610 (2005).</li><li>Perlson, E., Hanz, S., Ben-Yaakov, K., Segal-Ruder, Y., Seger, R., Fainzilber, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vimentin-dependent+spatial+translocation+of+an+activated+MAP+kinase+in+injured+nerve.">Vimentin-dependent spatial translocation of an activated MAP kinase in injured nerve.</a> Neuron. 45 (5), 715-726 (2005).</li><li>Xiang, Z., 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=Long-term+maintenance+of+mature+hippocampal+slices+in+vitro.">Long-term maintenance of mature hippocampal slices in vitro.</a> J. Neurosci. Methods. 98 (2), 145-154 (2000).</li><li>Zhao, M., Adams, J. P., Dudek, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pattern-dependent+role+of+NMDA+receptors+in+actin+potential+generation:+consequences+on+extracellular+signal-regulated+kinase+activation.">Pattern-dependent role of NMDA receptors in actin potential generation: consequences on extracellular signal-regulated kinase activation.</a> J. Neurosci. 25 (30), 7032-7039 (2005).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Les étapes décrites dans le protocole ci-dessus fournissent des conseils comment préparer l&#39;hippocampe aiguë tranches de rats, jeunes ou adultes, induire et enregistrer LTP, disséquer rapidement zone stimulée de tranche, et préparer fraction enrichie nucléaire pour l&#39;étude de la dynamique des protéines dépendantes de l&#39;activité. Cette approche découle de la combinaison de plusieurs méthodes utilisées indépendamment l&#39;une de l&#39;autre. Nous avons optimisé un flux de travail et de fourni...

Synaptic N-méthyl-D-aspartate-récepteurs (récepteurs NMDA) jouent un rôle crucial dans la plasticité synaptique et la survie des cellules de signalisation alors que l&#39;activation des récepteurs NMDA extrasynaptiques peut déclencher la neurodégénérescence et la mort cellulaire. Ces variations dépendent de l&#39;expression des gènes dépendant / d&#39;activité régulée étroitement contrôlé et donc nécessitent une communication constante entre les synapses ou dendrites activées et le noyau 7. Le MAP kinases ERK1 / 2 sont des effecteurs en aval de récepteurs NMDA synaptiques de signalisation et sont impliqués dans l&#39;expression des gènes NMDAR-activation induite, alors que la signalisation via NMDAR extrasynaptique n&#39;a aucun effet ou un effet inhibiteur sur ERK1 / 2 activités 8,11. Il existe un certain nombre de protéines qui ont été montrés pour faire la navette entre les dendrites distales et le noyau. Beaucoup de ces protéines contiennent un signal de localisation nucléaire et sont activement transportés le long de microtubules dans un dynéine et de manière dépendante importin au noyau 6,9. Interestingly, certains seulement de ces messagers transit vers le noyau en réponse à des stimuli spécifiques synaptiques. Par exemple, le transport rétrograde de cyclique élément de réponse AMP protéine de liaison à 2 (CREB2) est induite par LTD chimique mais non LTP 12. Localisée stimulation synaptique NMDAR dépendant entraîne co-activateur transcriptionnel CREB réglementés (CRTC1) dans le noyau, un processus de translocation, qui est impliquée dans la plasticité de l&#39;hippocampe à long terme 4. Il a été récemment montré que le messager de la protéine Jacob translocation vers le noyau après l&#39;autre, l&#39;activation des récepteurs NMDA synaptiques et extrasynaptique et régule CREB gène transcription dépendante 5. L&#39;origine synaptique ou extrasynaptique du signal est encodé dans une modification post-traductionnelle de Jacob. Activité synaptique induit ERK1 / 2 dépend de la phosphorylation de Jacob à une serine en position 180 cruciale (pJacobS 180) qui est une condition nécessaire pour la translocation vers le noyau ultérieur en culture primaire d&#39;hippocampe. De plus, in neurones CA1 de 180 translocation de tranches d&#39;hippocampe aigus vers le noyau après Schaffer garantie LTP mais pas LTD 1,10. PS180 Jacob conduit à une augmentation de l&#39;expression des gènes de plasticité liée et cette expression de gène réinjecte de la fonction synaptique. À l&#39;opposé, Jacob translocation vers le noyau après NMDARs extrasynaptiques activation n&#39;est pas phosphorylée au niveau de Ser180 et peut être associé à différentes complexe protéique dans le noyau provoquant &#39;CREB arrêt&#39; et une rétraction des contacts synaptiques 10. La plupart des études publiées sur l&#39;importation nucléaire de la protéine messager synapto-nucléaire ont été réalisées dans des cultures primaires de neurones dissociés. Par conséquent, il serait intéressant de voir si ces résultats peuvent être reproduits dans physiologiquement plus pertinent conditions en utilisant des coupes d&#39;hippocampe où la connectivité et la fonction neuronale sont beaucoup mieux conservées. Nous présentons ici un protocole optimisé pour évaluer LTP-dependants translocation nucléaire de messagers de protéines par immuno. Ce procédé convient également pour l&#39;analyse de l&#39;activité de phosphorylation dépendant de protéines dans une fraction nucléaire brut. Plus précisément, le protocole actuel consiste à préparer des aigus tranches CA1 de l&#39;hippocampe, de l&#39;induction, et l&#39;enregistrement de la LTP. Ensuite, région CA1 est disséqué au microscope à isoler la région stimulée. Nous avons combiné et modifié le protocole pour l&#39;isolement nucléaire fourni par CellLytic nucléaire Extraction Kit avec modifications introduites par Zhao et ses collègues 17. La procédure optimisée comprend la lyse des régions CA1 disséqués dans un tampon hypotonique permettant gonflement des cellules et la libération des noyaux. La lyse des cellules et la morphologie des noyaux peuvent être déterminés par l&#39;examen microscopique. Enrichissement nucléaire est réalisé par une étape de centrifugation de courte. Analyse immunoblot avec des anticorps contre NeuN et NSE2, les marqueurs spécifiques de fractions cytosoliques ou nucléaires, indique que cette approche peut être utilisée comme un jeûneet le protocole reproductible d&#39;isoler ces fractions subcellulaires et d&#39;étudier modifications post-traductionnelles très labiles comme la phosphorylation des protéines. En outre, ce procédé est avantageux pour de petits échantillons de tissus provenant des régions CA1 de tranches d&#39;hippocampe disséqué et peut être utilisé en combinaison pour l&#39;immunohistochimie de coupes d&#39;hippocampe.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Table 1. Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CED 1401 AD/DA converter</td>
			<td>Cambridge Electronics Design, UK</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Axopatch 200B amplifier</td>
			<td>Axon&#65292;USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td><a href="http://www.iciba.com/data_acquisition_system">Axon Digidata acquisition system</a></td>
			<td>Axon&#65292;USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clampex 10.0 Data acquisition and analysis software</td>
			<td>Axon&#65292;USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leica microscope</td>
			<td>Leica TCS SP2&#65292;Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P-97 Standard microelectrode puller</td>
			<td>Sutter&#65292;USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td><a href="http://www.iciba.com/stereomicroscope">Stereomicroscope</a></td>
			<td>Leica</td>
			<td>Leica S4E, Germany</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vibrotome</td>
			<td>Leica VT1000S, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isolated pulse stimulator</td>
			<td>Model2100, A-M systmes, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Thermo Scientific, HERAEUS, FRSCO17</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SDS-PAGE system</td>
			<td>BIORAD</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cooler</td>
			<td>JULABO</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bright field Microscope</td>
			<td>NIKON ECLIPSE TS100</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell culture incubator</td>
			<td>Thermo Electron Corporation, HERAEUS</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micromanipulator</td>
			<td>Luigs &#38; Neumann, SM-5, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blotting chamber and electric power supplier</td>
			<td>Hoefer Scientific Instruments, San Francisco</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cooler</td>
			<td>Julabo, F12</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Thermo Scientific, Heraeus, FRESCO 17</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Submerged type Recording Chamber</td>
			<td>custom made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>U-shape and submerged type incubator&#160;</td>
			<td>custom made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small surgical scissors</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thin spatula</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic Pasteur pipette</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic culture dish&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bunsen beaker</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Table 2. Reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name of Reagent</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>ROTH</td>
			<td>Art.-Nr.3957.1</td>
			<td>&#8805;99.5%, p.a.,ACS,ISO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>ROTH</td>
			<td>Art.-Nr.6781.1</td>
			<td>&#8805;99.5%, p.a.,ACS,ISO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2&#183;2H2O</td>
			<td>MERCK</td>
			<td>1.02382.0500</td>
			<td>pro analysi</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgSO4&#183;2H2O</td>
			<td>MERCK</td>
			<td>5886.05</td>
			<td>pro analysi</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl2&#183;6H2O</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>CAS-NO: 7791-18-6; EC-NO:2320946</td>
			<td>for Molecularbiology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KH2PO4</td>
			<td>MERCK</td>
			<td>12034.025</td>
			<td>for Molecularbiology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2HPO4&#183;2H2O</td>
			<td>MERCK</td>
			<td>1.06574.1000</td>
			<td>extra pure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose&#183;H2O</td>
			<td>ROTH</td>
			<td>Art.-Nr.6887.1</td>
			<td>for Molecularbiology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hepes</td>
			<td>ROTH</td>
			<td>Art.-Nr.9105.4</td>
			<td>PUFFERAN, &#8805;99.5%, p.a.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>MERCK</td>
			<td>1.06329.1000</td>
			<td>pro analysi</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protease inhibitor Coctail</td>
			<td>ROCHE</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphostop</td>
			<td>ROCHE</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bicuculline</td>
			<td>Tocris bioscience</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;Isofluran</td>
			<td>Baxter</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Table 4. Antibodies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Primary antibodies</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Species</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pJac-s180</td>
			<td>Biogenes/ purified</td>
			<td></td>
			<td>rabbit (dil. 1:100)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NeuN</td>
			<td>Milipore</td>
			<td>MAB377</td>
			<td>mouse (dil. 1:1,000)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NSE</td>
			<td>Cell Signaling</td>
			<td>D20H2</td>
			<td>rabbit (dil. 1:1,000)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>beta-actin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A-5441</td>
			<td>mouse (dil. 1:5,000)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Secondary antibodies</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Species</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IgG HRP Conjugated</td>
			<td>DAKO</td>
			<td></td>
			<td>goat anti - mouse (1:5,000)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IgG HRP Conjugated</td>
			<td>NEB</td>
			<td></td>
			<td>goat anti - rabbit (1:5,000)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

isolation of ca1 nuclear enriched fractions from hippocampal slices to study activity-dependent nuclear import of synapto-nuclear messenger proteins

Étude de l&#39;expression de l&#39;activité de la protéine dépendante, translocation subcellulaire, ou la phosphorylation est essentiel de comprendre les mécanismes cellulaires sous-jacents de la plasticité synaptique. Potentialisation à long terme (LTP) et la dépression à long terme (LTD) induite dans des coupes d&#39;hippocampe aigus sont largement acceptés comme modèles cellulaires de l&#39;apprentissage et de la mémoire. Il existe de nombreuses études qui utilisent l&#39;imagerie cellulaire ou immunohistochimie approches vivantes de visualiser la dynamique des protéines dépendantes de l&#39;activité. Cependant, ces méthodes reposent sur la pertinence d&#39;anticorps pour immunocytochimie ou surexpression de protéines par fluorescence marqués dans les neurones simples. Immunoblotting des protéines est une méthode alternative fournissant une confirmation indépendante des résultats. Le premier facteur limitant dans la préparation de fractions subcellulaires de tranches d&#39;hippocampe tétanisés individuelles est la faible quantité de matière. D&#39;autre part, la procédure de traitement est cruciale, car même les manipulations très courtes et mineures de la vie des tranches peut induire l&#39;activation de certaines cascades de signalisation. Nous décrivons ici un flux de travail optimisé afin d&#39;obtenir une quantité suffisante de la fraction nucléaire enrichi d&#39;une pureté suffisante de la région CA1 de l&#39;hippocampe aiguës tranches de cerveau de rat. A titre d&#39;exemple représentatif, nous montrons que la ERK1 / 2 sous forme phosphorylée de la protéine messager de synapto-Jacob translocation nucléaire activement au noyau lors de l&#39;induction de la LTP et peut être détectée dans une fraction enrichie nucléaire de neurones CA1.

Nous avons précédemment montré que la protéine messager de synapto-Jacob nucléaire s&#39;accumule dans le noyau suivant l&#39;induction de la LTP mais pas une LTD. De plus, la translocation de Jacob après stimulation synaptique nécessite l&#39;activation de MAPK ERK1 / 2 et la phosphorylation de Ser180 à Jacob (figure 1). Phosphorylée Jacob translocation vers le noyau d&#39;une manière importin-dépendante et la forme phosphorylée peut être conservé pendant de longues périodes d...

Watch this Scientific Journal Video about Isolation of CA1 Nuclear Enriched Fractions from Hippocampal Slices to Study Activity-dependent Nuclear Import of Synapto-nuclear Messenger Proteins at JoVE.c

Isolation of CA1 Nuclear Enriched Fractions from Hippocampal Slices to Study Activity-dependent Nuclear Import of Synapto-nuclear Messenger Proteins

Nous fournissons un protocole détaillé pour l&#39;induction de la potentialisation à long terme dans la région CA1 de l&#39;hippocampe et l&#39;isolement subséquent de fractions enrichies à partir de la zone nucléaire tétanisée de la tranche. Cette approche peut être utilisée pour déterminer l&#39;activité dépend énormément des importations de protéines nucléaires dans des modèles cellulaires de l&#39;apprentissage et de la mémoire.

Isolement de CA1 nucléaires enrichies fractions de coupes d&#39;hippocampe pour étudier l&#39;activité dépendante nucléaire importation de Synapto nucléaires protéines Messenger

Studying activity dependent protein expression, subcellular translocation, or phosphorylation is essential to understand the underlying cellular ...

isolation-ca1-nuclear-enriched-fractions-from-hippocampal-slices-to

Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.0K vues.  Leibniz Institute for Neurobiology.  Nous fournissons un protocole détaillé pour l'induction de la potentialisation à long terme dans la région CA1 de l'hippocampe et l'isolement subséquent de fractions enrichies à partir de la zone nucléaire tétanisée de la tranche. Cette approche peut être utilisée pour déterminer l'activité dépend énormément des importations de protéines nucléaires dans des modèles cellulaires de l'apprentissage et de la mémoire. 

Vidéo: Isolation of CA1 Nuclear Enriched Fractions from Hippocampal Slices to Study Activity-dependent Nuclear Import of Synapto-nuclear Messenger Proteins

Preparation of Acute Hippocampal Slices from Rats and Transgenic Mice for the Study of Synaptic Alterations during Aging and Amyloid Pathology

The rodent hippocampal slice preparation is perhaps the most broadly used tool for investigating mammalian synaptic function and plasticity. The hippocampus can be extracted quickly and easily from rats and mice and slices remain viable for hours in oxygenated artificial cerebrospinal fluid. Moreover, basic electrophysisologic techniques are easily applied to the investigation of synaptic function in hippocampal slices and have provided some of the best biomarkers for cognitive impairments. The hippocampal slice is especially popular for the study of synaptic plasticity mechanisms involved in learning and memory. Changes in the induction of long-term potentiation and depression (LTP and LTD) of synaptic efficacy in hippocampal slices (or lack thereof) are frequently used to describe the neurologic phenotype of cognitively-impaired animals and/or to evaluate the mechanism of action of nootropic compounds. This article outlines the procedures we use for preparing hippocampal slices from rats and transgenic mice for the study of synaptic alterations associated with brain aging and Alzheimer's disease (AD)1-3. Use of aged rats and AD model mice can present a unique set of challenges to researchers accustomed to using younger rats and/or mice in their research. Aged rats have thicker skulls and tougher connective tissue than younger rats and mice, which can delay brain extraction and/or dissection and consequently negate or exaggerate real age-differences in synaptic function and plasticity. Aging and amyloid pathology may also exacerbate hippocampal damage sustained during the dissection procedure, again complicating any inferences drawn from physiologic assessment. Here, we discuss the steps taken during the dissection procedure to minimize these problems. Examples of synaptic responses acquired in "healthy" and "unhealthy" slices from rats and mice are provided, as well as representative synaptic plasticity experiments. The possible impact of other methodological factors on synaptic function in these animal models (e.g. recording solution components, stimulation parameters) are also discussed. While the focus of this article is on the use of aged rats and transgenic mice, novices to slice physiology should find enough detail here to get started on their own studies, using a variety of rodent models.

This article outlines procedures for preparing hippocampal slices from rats and transgenic mice for the study of synaptic alterations associated with brain aging and age-related neurodegenerative diseases, such as Alzheimer&#x2019;s disease.

Préparation des coupes d&#39;hippocampe aiguë chez des rats et des souris transgéniques pour l&#39;étude des altérations synaptiques au cours du vieillissement et de l&#39;amylose pathologie

The rodent hippocampal slice preparation is perhaps the most broadly used tool for investigating mammalian synaptic function and plasticity. The ...

Recherche

Neurosciences

Vibrodissociation of Neurons from Rodent Brain Slices to Study Synaptic Transmission and Image Presynaptic Terminals

Mechanical dissociation of neurons from the central nervous system has the advantage that presynaptic boutons remain attached to the isolated neuron of interest. This allows for examination of synaptic transmission under conditions where the extracellular and postsynaptic intracellular environments can be well controlled. A vibration-based technique without the use of proteases, known as vibrodissociation, is the most popular technique for mechanical isolation. A micropipette, with the tip fire-polished to the shape of a small ball, is placed into a brain slice made from a P1-P21 rodent. The micropipette is vibrated parallel to the slice surface and lowered through the slice thickness resulting in the liberation of isolated neurons. The isolated neurons are ready for study within a few minutes of vibrodissociation. This technique has advantages over the use of primary neuronal cultures, brain slices and enzymatically isolated neurons including: rapid production of viable, relatively mature neurons suitable for electrophysiological and imaging studies; superior control of the extracellular environment free from the influence of neighboring cells; suitability for well-controlled pharmacological experiments using rapid drug application and total cell superfusion; and improved space-clamp in whole-cell recordings relative to neurons in slice or cell culture preparations. This preparation can be used to examine synaptic physiology, pharmacology, modulation and plasticity. Real-time imaging of both pre- and postsynaptic elements in the living cells and boutons is also possible using vibrodissociated neurons. Characterization of the molecular constituents of pre- and postsynaptic elements can also be achieved with immunological and imaging-based approaches.

This report demonstrates a technique for mechanical isolation of individual viable neurons retaining attached presynaptic boutons. Vibrodissociated neurons have the advantages of rapid production, excellent pharmacological control and improved space-clamp without influence from neighboring cells. This method can be used for imaging of synaptic elements and patch-clamp recording.

Vibrodissociation des neurones à partir de tranches de cerveau de rongeurs pour étudier la transmission synaptique et de l&#39;image terminaisons présynaptiques

Mechanical dissociation of neurons from the central nervous system has the advantage that presynaptic boutons remain attached to the isolated neuron of ...

Isolation and Culture of Hippocampal Neurons from Prenatal Mice

Primary cultures of rat and murine hippocampal neurons are widely used to reveal cellular mechanisms in neurobiology. By isolating and growing individual neurons, researchers are able to analyze properties related to cellular trafficking, cellular structure and individual protein localization using a variety of biochemical techniques. Results from such experiments are critical for testing theories addressing the neural basis of memory and learning. However, unambiguous results from these forms of experiments are predicated on the ability to grow neuronal cultures with minimum contamination by other brain cell types. In this protocol, we use specific media designed for neuron growth and careful dissection of embryonic hippocampal tissue to optimize growth of healthy neurons while minimizing contaminating cell types (i.e. astrocytes). Embryonic mouse hippocampal tissue can be more difficult to isolate than similar rodent tissue due to the size of the sample for dissection. We show detailed dissection techniques of hippocampus from embryonic day 19 (E19) mouse pups. Once hippocampal tissue is isolated, gentle dissociation of neuronal cells is achieved with a dilute concentration of trypsin and mechanical disruption designed to separate cells from connective tissue while providing minimum damage to individual cells. A detailed description of how to prepare pipettes to be used in the disruption is included. Optimal plating densities are provided for immuno-fluorescence protocols to maximize successful cell culture. The protocol provides a fast (approximately 2 hr) and efficient technique for the culture of neuronal cells from mouse hippocampal tissue.

We provide a protocol for the culture of highly purified hippocampal neurons from prenatal mouse brains without the use of a feeder glial cell layer.

L&#39;isolement et la culture de neurones de l&#39;hippocampe de souris pendant la grossesse

Primary cultures of rat and murine hippocampal neurons are widely used to reveal cellular mechanisms in neurobiology. By isolating and growing individual ...

Mitochondria-associated ER Membranes (MAMs) and Glycosphingolipid Enriched Microdomains (GEMs): Isolation from Mouse Brain

Intracellular organelles are highly dynamic structures with varying shape and composition, which are subjected to cell-specific intrinsic and extrinsic cues. Their membranes are often juxtaposed at defined contact sites, which become hubs for the exchange of signaling molecules and membrane components1,2,3,4. The inter-organellar membrane microdomains that are formed between the endoplasmic reticulum (ER) and the mitochondria at the opening of the IP3-sensitive Ca2+ channel are known as the mitochondria associated-ER membranes or MAMs4,5,6. The protein/lipid composition and biochemical properties of these membrane contact sites have been extensively studied particularly in relation to their role in regulating intracellular Ca2+ 4,5,6. The ER serves as the primary store of intracellular Ca2+, and in this capacity regulates a myriad of cellular processes downstream of Ca2+ signaling, including post-translational protein folding and protein maturation7. Mitochondria, on the other hand, maintain Ca2+ homeostasis, by buffering cytosolic Ca2+ concentration thereby preventing the initiation of apoptotic pathways downstream of Ca2+ unbalance4,8. The dynamic nature of the MAMs makes them ideal sites to dissect basic cellular mechanisms, including Ca2+ signaling and regulation of mitochondrial Ca2+ concentration, lipid biosynthesis and transport, energy metabolism and cell survival 4,9,10,11,12. Several protocols have been described for the purification of these microdomains from liver tissue and cultured cells13,14. 
	Taking previously published methods into account, we have adapted a protocol for the isolation of mitochondria and MAMs from the adult mouse brain. To this procedure we have added an extra purification step, namely a Triton X100 extraction, which enables the isolation of the glycosphingolipid enriched microdomain (GEM) fraction of the MAMs. These GEM preparations share several protein components with caveolae and lipid rafts, derived from the plasma membrane or other intracellular membranes, and are proposed to function as gathering points for the clustering of receptor proteins and for protein&#x2013;protein interactions4,15.

Mitochondria-associated ER Membranes MAMs and Glycosphingolipid Enriched Microdomains GEMs: Isolation from Mouse Brain

This procedure illustrates how to isolate from the adult mouse brain the mitochondria-associated ER membranes or MAMs and the glycosphingolipid-enriched microdomain fractions from MAMs and mitochondrial preparations.

Les mitochondries associées à membranes ER (SMMA) et glycosphingolipides microdomaines enrichis (GEM): Isolement à partir de cerveau de souris

Intracellular organelles are highly dynamic structures with varying shape and composition, which are subjected to cell-specific intrinsic and extrinsic ...

Paired Whole Cell Recordings in Organotypic Hippocampal Slices

Pair recordings involve simultaneous whole cell patch clamp recordings from two synaptically connected neurons, enabling not only direct electrophysiological characterization of the synaptic connections between individual neurons, but also pharmacological manipulation of either the presynaptic or the postsynaptic neuron. When carried out in organotypic hippocampal slice cultures, the probability that two neurons are synaptically connected is significantly increased. This preparation readily enables identification of cell types, and the neurons maintain their morphology and properties of synaptic function similar to that in native brain tissue. A major advantage of paired whole cell recordings is the highly precise information it can provide on the properties of synaptic transmission and plasticity that are not possible with other more crude techniques utilizing extracellular axonal stimulation. Paired whole cell recordings are often perceived as too challenging to perform. While there are challenging aspects to this technique, paired recordings can be performed by anyone trained in whole cell patch clamping provided specific hardware and methodological criteria are followed. The probability of attaining synaptically connected paired recordings significantly increases with healthy organotypic slices and stable micromanipulation allowing independent attainment of pre- and postsynaptic whole cell recordings. While CA3-CA3 pyramidal cell pairs are most widely used in the organotypic slice hippocampal preparation, this technique has also been successful in CA3-CA1 pairs and can be adapted to any neurons that are synaptically connected in the same slice preparation. In this manuscript we provide the detailed methodology and requirements for establishing this technique in any laboratory equipped for electrophysiology.

Pair recordings are simultaneous whole cell patch clamp recordings from two synaptically connected neurons, enabling precise electrophysiological and pharmacological characterization of the synapses between individual neurons. Here we describe the detailed methodology and requirements for establishing this technique in organotypic hippocampal slice cultures in any laboratory equipped for electrophysiology.

Appariés enregistrements de cellules entières dans organotypiques coupes d&#39;hippocampe

Pair recordings involve simultaneous whole cell patch clamp recordings from two synaptically connected neurons, enabling not only direct ...

Investigation of Synaptic Tagging/Capture and Cross-capture using Acute Hippocampal Slices from Rodents

Synaptic tagging and capture (STC) and cross-tagging are two important mechanisms at cellular level that explain how synapse-specificity and associativity is achieved in neurons within a specific time frame. These long-term plasticity-related processes are the leading candidate models to study the basis of memory formation and persistence at the cellular level. Both STC and cross-tagging involve two serial processes: (1) setting of the synaptic tag as triggered by a specific pattern of stimulation, and (2) synaptic capture, whereby the synaptic tag interacts with newly synthesized plasticity-related proteins (PRPs). Much of the understanding about the concepts of STC and cross-tagging arises from the studies done in CA1 region of the hippocampus and because of the technical complexity many of the laboratories are still unable to study these processes. Experimental conditions for the preparation of hippocampal slices and the recording of stable late-LTP/LTD are extremely important to study synaptic tagging/cross-tagging. This video article describes the experimental procedures to study long-term plasticity processes such as STC and cross-tagging in the CA1 pyramidal neurons using stable, long-term field-potential recordings from acute hippocampal slices of rats.

This video article describes experimental procedures to study long-term plasticity and its associative processes such as synaptic tagging, capture and cross-tagging in the CA1 pyramidal neurons using acute hippocampal slices from rodents.

Enquête de Synaptic étiquetage / capture et de la Croix-capture à l&#39;aide aiguë coupes d&#39;hippocampe des rongeurs

Synaptic tagging and capture (STC) and cross-tagging are two important mechanisms at cellular level that explain how synapse-specificity and associativity ...

Evaluation of Synapse Density in Hippocampal Rodent Brain Slices

In the brain, synapses are specialized junctions between neurons, determining the strength and spread of neuronal signaling. The number of synapses is tightly regulated during development and neuronal maturation. Importantly, deficits in synapse number can lead to cognitive dysfunction. Therefore, the evaluation of synapse number is an integral part of neurobiology. However, as synapses are small and highly compact in the intact brain, the assessment of absolute number is challenging. This protocol describes a method to easily identify and evaluate synapses in hippocampal rodent slices using immunofluorescence microscopy. It includes a three-step procedure to evaluate synapses in high-quality confocal microscopy images by analyzing the co-localization of pre- and postsynaptic proteins in hippocampal slices. It also explains how the analysis is performed and gives representative examples from both excitatory and inhibitory synapses. This protocol provides a solid foundation for the analysis of synapses and can be applied to any research investigating the structure and function of the brain.

A protocol for accurately identifying and analyzing synapses in hippocampal slices using immunofluorescence is outlined in this article.

Évaluation de la densité de la Synapse dans des tranches de cerveau de rongeurs hippocampe

In the brain, synapses are specialized junctions between neurons, determining the strength and spread of neuronal signaling. The number of synapses is ...

Implantation of Chronic Silicon Probes and Recording of Hippocampal Place Cells in an Enriched Treadmill Apparatus

An important requisite for understanding brain function is the identification of behavior and cell activity correlates. Silicon probes are advanced electrodes for large-scale electrophysiological recording of neuronal activity, but the procedures for their chronic implantation are still underdeveloped. The activity of hippocampal place cells is known to correlate with an animal&#39;s position in the environment, but the underlying mechanisms are still unclear. To investigate place cells, here we describe a set of techniques which range from the fabrication of devices for chronic silicon probe implants to the monitoring of place field activity in a cue-enriched treadmill apparatus. A micro-drive and a hat are built by fitting and fastening together 3D-printed plastic parts. A silicon probe is mounted on the micro-drive, cleaned, and coated with dye. A first surgery is performed to fix the hat on the skull of a mouse. Small landmarks are fabricated and attached to the belt of a treadmill. The mouse is trained to run head-fixed on the treadmill. A second surgery is performed to implant the silicon probe in the hippocampus, following which broadband electrophysiological signals are recorded. Finally, the silicon probe is recovered and cleaned for reuse. The analysis of place cell activity in the treadmill reveals a diversity of place field mechanisms, outlining the benefit of the approach.

We describe the diverse steps to implant chronic silicon probes and to record place cells in mice that are running head-fixed on a cue-enriched treadmill apparatus.

Implantation des sondes de silicium chronique et enregistrement des cellules hippocampiques Place dans un appareil de tapis roulant enrichi

An important requisite for understanding brain function is the identification of behavior and cell activity correlates. Silicon probes are advanced ...

An Improved Method for Collection of Cerebrospinal Fluid from Anesthetized Mice

The cerebrospinal fluid (CSF) is a valuable body fluid for analysis in neuroscience research. It is one of the fluids in closest contact with the central nervous system and thus, can be used to analyze the diseased state of the brain or spinal cord without directly accessing these tissues. However, in mice it is difficult to obtain from the cisterna magna due to its closeness to blood vessels, which often contaminate samples. The area for CSF collection in mice is also difficult to dissect to and often only small samples are obtained (maximum of 5-7 &#181;L or less). This protocol describes in detail a technique that improves on current methods of collection to minimize contamination from blood and allow for the abundant collection of CSF (on average 10-15 &#181;L can be collected). This technique can be used with other dissection methods for tissue collection from mice, as it does not impact any tissues during CSF extraction. Thus, the brain and spinal cord are not affected with this technique and remain intact. With greater CSF sample collection and purity, more analyses can be used with this fluid to further aid neuroscience research and better understand diseases affecting the brain and spinal cord.

This protocol describes an improved technique for the abundant collection of cerebrospinal fluid (CSF) with no contamination from blood. With greater sample collection and purity, more analyses can be performed using CSF to further our understanding of diseases that affect the brain and spinal cord.

Une méthode améliorée pour la collecte du liquide céphalo-rachidien de souris anesthésiés

The cerebrospinal fluid (CSF) is a valuable body fluid for analysis in neuroscience research. It is one of the fluids in closest contact with the central ...

Preparation of Acute Human Hippocampal Slices for Electrophysiological Recordings

Epilepsy affects about 1% of the world population and leads to a severe decrease in quality of life due to ongoing seizures as well as high risk for sudden death. Despite an abundance of available treatment options, about 30% of patients are drug-resistant. Several novel therapeutics have been developed using animal models, though the rate of drug-resistant patients remains unaltered. One of probable reasons is the lack of translation between rodent models and humans, such as a weak representation of human pharmacoresistance in animal models. Resected human brain tissue as a preclinical evaluation tool has the advantage to bridge this translational gap. Described here is a method for high quality preparation of human hippocampal brain slices and subsequent stable induction of epileptiform activity. The protocol describes the induction of burst activity during application of 8 mM KCl and 4-aminopyridin. This activity is sensitive to established AED lacosamide or novel antiepileptic candidates, such as dimethylethanolamine (DMEA). In addition, the method describes induction of seizure-like events in CA1 of human hippocampal brain slices by reduction of extracellular Mg2+ and application of bicuculline, a GABAA receptor blocker. The experimental set-up can be used to screen potential antiepileptic substances for their effects on epileptiform activity. Furthermore, mechanisms of action postulated for specific compounds can be validated using this approach in human tissue (e.g., using patch-clamp recordings). To conclude, investigation of vital human brain tissue ex vivo (here, resected hippocampus from patients suffering from temporal lobe epilepsy) will improve the current knowledge of physiological and pathological mechanisms in the human brain.

The presented protocol describes the transport and preparation of resected human hippocampal tissue with the ultimate goal to use vital brain slices as a preclinical evaluation tool for potential antiepileptic substances.

Préparation de tranches d’hippocampe humaine aiguë pour les enregistrements électrophysiologiques

Epilepsy affects about 1% of the world population and leads to a severe decrease in quality of life due to ongoing seizures as well as high risk for ...