Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

זהו פרוטוקול להכנת פרוסה חריפה מהיפוקמפוס עכבר מבוגר ומזדקן המנצל את התסיסה הקרדיאלית וחיתוך פרוסה עם NMDG-aCSF קר כקרח כדי להפחית את הנזק היפוקסי לרקמות. הפרוסות המתוברות נשארות בריאות במשך שעות רבות, ומתאימים לטלאים ארוכי טווח ולהקלטות שדה.

Abstract

פרוסות היפוקמפוס אקוטי אפשרו דורות של מדעני מוח לחקור תכונות סינפטיות, עצביות, ומעגל בפירוט ובנאמנות גבוהה. חקירה של מנגנוני LTP ו-LTD, חישוב דנדריטי נוירון יחיד, ושינויים תלויי ניסיון במעגלים, לא היו אפשריים ללא הכנה קלאסית זו. עם זאת, עם כמה יוצאים מן הכלל, המחקר הבסיסי ביותר באמצעות פרוסות היפוקמפוס חריפה בוצע באמצעות פרוסות מכרסמים של גילים צעירים יחסית, ~ P20-P40, למרות מנגנוני עירור סינפטיים פנימיים יש זנב התפתחותי ארוך שמגיע מעבר P60. הערעור העיקרי של שימוש בפרוסות היפוקמפוס צעירות הוא שימור של בריאות עצבית בסיוע סובלנות גבוהה יותר לנזק היפוקסי. עם זאת, יש צורך להבין את התפקוד העצבי בשלבים בוגרים יותר של התפתחות, מודגש עוד יותר על ידי התפתחות מודלים שונים של בעלי חיים של מחלות ניווניות הדורשות הכנה מוחית מזדקנת. כאן אנו מתארים שינוי בהכנת פרוסת היפוקמפוס חריפה המספקת באופן אמין פרוסות בריאות מהיפוקמפוס עכבר מבוגר ומזדקן. השלבים הקריטיים של הפרוטוקול הם זיעה וחיתוך בין-לב וחיתוך עם NMDG-aSCF ללא נתרן קר כקרח. יחד, שלבים אלה להחית את הירידה המושרה היפוקסיה ATP על עריפת ראש, כמו גם בצקת ציטוקוקסית הנגרמת על ידי שטף נתרן פסיבי. אנו מדגימים כיצד לחתוך פרוסות טרנסוורס של היפוקמפוס בתוספת קליפת המוח באמצעות מיקרוטומיה רוטטת. פרוסות היפוקמפוס אקוטיות שהושגו בדרך זו הן בריאות באופן מהימנים במשך שעות רבות של הקלטה, והן מתאימות הן להקלטות שדה והן להקלטות ממוקדות של מהדק טלאי, כולל מיקוד של נוירונים המסומנים בפלורסנט.

Introduction

הופעתם של ההכנות לחתיכה מוחית חריפה של היונקים הקלה על ניסויים ברמה התאית והסינופטית שהיו אפשריים בעבר רק בהכנות חסרי חוליות כמו Aplysia1. פיתוח פרוסות היפוקמפוס אקוטיות היה בעל משמעות מיוחדת, כפי שהוא מבנה אחראי על זיכרון עבודה היווצרות הקשר, ויש לו מעגלים תלת-סינפטיים מיוחדים כי הוא נוח מניפולציה פיזיולוגית קלה. עם זאת, הרוב המכריע של פרוסות מוח אקוטיות עדיין מוכנים מעכברים וחולדות צעירים יחסית, כפי שקל יותר לשמר נוירונים ומעגלים בריאים, ואת הפרוסות להישאר קיימא לפרקיזמן ארוכים יותר 2,,3,,4. כאן, אנו מציגים שינויים בפרוטוקולי חיתוך סטנדרטיים התוצאתם כדאיות מוגברת של פרוסות היפוקמפוס אקוטיות מעכברים בוגרים ומזדקנים.

המכשול העיקרי לכדאיות vivo לשעבר לטווח ארוך של parenchyma המוח יונקים הוא הנזק היפוקסי הראשוני המתרחשת במהירות ברגע זרימת הדם למוח מפסיק בעקבות עריפת ראש. אובדן חמצן גורם לצריכה חילוף חומרים מהירה של משאבי אנרגיה עיקריים במוח עם אובדן של פוספו-קריאטין (P-קריאטין) להיות המהיר ביותר, ואחריו גלוקוז, אדנוזין טריפוספט (ATP), וגלוקוגן4. שימור ATP הוא בעל חשיבות מיוחדת לבריאות לטווח ארוך של פרוסות מוח, כמו ATP נדרש כדי לשמור על פוטנציאל קרום באמצעות ATPase Na-K, וכתוצאה מכך את הפעילותהעצבית 5,6. רמת ה-ATP במוח המכרסמים הבוגרים היא כ-2.5 מ"מ, והיא יורדת במהירות בתוך 20 שניות של עריפת ראש כדי להגיע למצב יציב של בסיס (כ-0.5 מ"מ) בסביבות דקה לאחר עריפתראש 4,,7,,8. בבעלי חיים צעירים, לוקח יותר זמן לצפות באותה ירידה ATP (~ 2 דקות); עם הרדמה פנוברביטל הוא הואט עוד יותר 4 דקות4. שיקולים אלה מראים כי מניעת אובדן ATP ומשאבי אנרגיה אחרים היא אסטרטגיה הכרחית כדי למנוע נזק היפוקסי למוח ובכך כדי לשמור על הבריאות של פרוסות המוח על פני פרקי זמן ארוכים יותר, במיוחד בבעלי חיים בוגרים.

טמפרטורות נמוכות מאטות את חילוף החומרים. כתוצאה מכך, הוכח כי היפותרמיה צנועה מגנה על עתודות אנרגיית המוח: בבעלי חיים צעירים, הורדת טמפרטורת הגוף בשש מעלות, מ 37 °C ל 31 ° C, משמרת את רמות ATP סביב 80% של רמות נורמליות מעל 4 שעות של היפוקסיהמבוקרת 9. רמות P-קריאטין נשמרים באופן דומה, כמו גם פוטנציאל פוספורילציההכוללת 9. זה מצביע על כך שהורדת טמפרטורת הגוף לפני עריפת ראש יכול להיות neuroprotective, כמו רמות כמעט נורמליות של ATP יכול להישמר באמצעות חיתוך פרוסה ופרוסה התאוששות תקופות.

במידה כי ירידה ATP לא ניתן למנוע לחלוטין על עריפת ראש, פונקציה לקויה חלקית של ATPase Na-K צפוי, ואחריו depolarization באמצעות זרם נתרן פסיבי. כמו זרם נתרן פסיבי מלווה בכניסת מים לתאים, זה גורם בצקת ציטוקוקסית ובסופו של דבר פיקנוזיס. בחולדות בוגרות, החלפת יונים Na+ עם סוכרוז בפתרונות חיתוך פרוסה כבר אסטרטגיה מוצלחת כדי להקל על הנטל של בצקת cytotoxic10,11. לאחרונה, cations אורגני מתילציה המפחיתים חחולערוץ נתרן 12 הראו להציע הגנה יעילה יותר מאשר סוכרוז, במיוחד פרוסות מעכברים בוגרים, עם N-מתיל-D-גלוקמין (NMDG) להיות ישים ביותר על פני גילאים שונים ואזורי מוח13,,14,,15,,16.

פרוטוקולים רבים לחיתוך מוח כרוכים בשימוש בטמפרטורות קרות רק במהלך שלב חיתוך הפרוסה, לעתים בשילוב עם Na+ ion החלפתאסטרטגיה 16,17. בבעלי חיים צעירים, פרוטוקולים אלה מופיעים להציע הגנה עצבית מספקת מאז המוח ניתן לחלץ במהירות לאחר עריפת ראש כי הגולגולת היא עדיין רזה וקל להסיר3. עם זאת, אסטרטגיה זו אינה מייצרת פרוסות בריאות מבעלי חיים בוגרים. עם הזמן, מספר מעבדות החוקרות מכרסמים בוגרים הציגו זיעה בין-לבית עם תמיסה קרה כקרח כדי להקטין את טמפרטורת הגוף של החיה, ולכן נזק היפוקסי למוח, לפני עריפת ראש. הליך זה הוחל בהצלחה כדי לייצר פרוסות המוח18, פרוסות המוח האמצעי19, פרוסות neocortical11,20, קליפת פריהינלית21, היפוקמפוסחולדה 10,22,23, נורהחוש הריח 24, סטריאטוםאוורור 25, קליפת המוח,החזותית 26.

למרות היתרונות המוצעים על ידי עירוי transcardial ו Na+ תחליף יון בהכנת פרוסות מעכברוש ובאיזורים מסוימים במוח בעכברים, היפוקמפוס העכבר נשאר אחד האזורים המאתגרים ביותר כדי להגן מפני היפוקסיה13,20. עד כה, אחת הגישות הנפוצות ביותר לחיתוך היפוקמפוס מעכברים מזדקנים ומודלים עכבר של ניוון עצבי כרוך חיתוך מהיר קלאסי של היפוקמפוס מבודד27. בפרוטוקול המתואר כאן, אנו ממזערים את אובדן ATP במוח הבוגר על ידי הצגת היפותרמיה לפני עריפת הראש על ידי חפירת החיה באופן טראנס-קר עם Na קר כקרח+- נוזל מוחי מוחי מלאכותי מבוסס NMDG חינם (NMDG-aCSF). לאחר מכן, הפרוסות נחתכו ב-Naהקר כקרח +NMDG-aCSF ללא תשלום. עם פרוטוקול משופר זה אנו מקבלים פרוסות היפוקמפוס חריפה מעכברים בוגרים ומזדקנים כי הם בריאים עד 10 שעות לאחר חיתוך ומתאימים לטווח ארוך שדה הקלטות מחקרים טלאי-מהדק.

Protocol

הפרוטוקול מתבצע בהתאם למדריך לטיפול ולשימוש בבעלי חיים מעבדה של המכונים הלאומיים לבריאות ואושר על ידי הוועדה למוסדית לטיפול בבעלי חיים באוניברסיטת סטנפורד. שיטות הן גם בהתאם למדיניות של האגודה למדעי המוח על השימוש בבעלי חיים ובני אדם במחקר מדעי המוח.

הערה: כל העכברים נשמרו בסביבה ללא פתוגן. עכברים מסוג פראי על C57Bl מעורב / 6 x SV / 129J רקע גנטי שימשו כאן, אלא אם צוין אחרת.

1. כיוונון

  1. הכן 1 L של 1 aCSF (בmM): 125 NaCl, 26 NaHCO3, 2.3 KCl, 1.26 KH2PO4, 1.3 מ"ג2 אז4·7H2O, 2.5 CaCl2, 25 גלוקוז (טבלה 1). השתמש בפתרון זה עבור תא השחזור וההקלטות הבאות.
    הערה: אחסן aCSF כפתרון מניות 10x המכיל NaCl, NaHCO3, KCl, ו KH2PO4. אחסןMg 2SO4·7H2O ו- CaCl2 כפתרונות מניות 1 M. הכן את פתרון העבודה ביום הניסוי מפתרונות המלאי לעיל, והוסף גלוקוז לפני התאמת הנפח הסופי עם 18 MΩ מים.
    הערה: בהתאם לאזור המוח או לזן העכבר, aCSF מקורר יכול לשמש גם עבור עירוי עירויעם הצלחה 11,15,26.
  2. להכין 300 מ"ל של NMDG-aCSF (בmM): 135 NMDG, 1 KCl, 1.2 KH2PO4, 1.5 MgCl2, 0.5 CaCl2, 20 כולין ביקרבונט, 10 גלוקוז(שולחן 1). נפח זה של NMDG-aCSF מספיק הן עבור עירוי בין-לב והן עבור שלבי חיתוך.
    הערה: אחסן NMDG-aCSF כפתרון מניות פי 3 ב- 4 °C. הכן פתרון עבודה ביום הניסוי; להוסיף כולין ביקרבונט וגלוקוז לפני התאמת הנפח הסופי עם 18 MΩ מים. מבעבע את הפתרון עם 95%O2/5%CO2 כדי לאגור אותו, ורוויה בחמצן.
    הערה: מניית NMDG מתחילה כאלקליין מאוד, ודורשת חומצה הידרוכלורית מרוכזת (HCl) כדי להתאים את ה-pH ל-7.4~ . תוספת של חומצה הידרוכלורית צריך להיות איטי פעם אחת מתחת pH 8, כפי שהוא קל חומצי את הפתרון ~ pH 3 עם HCl עודף. יש לבצע התאמה זו לפני הוספת cations divalent. מתכון NMDG-aCSF זה הוא ללא נתרן. מתכוני NMDG שפורסמו בעבר להשתמש 30 mM NaHCO3 עבור אגירה, וכתוצאה מכך נתרן 30 mM קיים NMDG-aCSF13,20.
  3. הגדר את מגש החיתוך המיקרו-טומים הרוטט ואת דיסק ההרכבה ל- -20°C.
  4. הכן את תא ההתאוששות.
    1. ממלאים את תא ההתאוששות מעל רשת הפרוסה, שומרים אותו על הספסל בטמפרטורת החדר, ובועות.
      הערה: תא שחזור הפרוסות המשמש כאן דומה מאוד לתאים הקלאסיים שתוארו קודם לכן על ידי אדוארדס וקונרת'3. aCSF נשמר ב זכוכית (400 מל) שמחזיק מסגרת אקריליק עגולה עם רשת ניילון שחורה מודבקת לתחתית. מסגרת אקריליק מושעה באמצע הבקת באמצעות וו אקרילי נח על קצה המסגרת. מבעבע הזכוכית מוכנס כל הדרך לתחתית. העיצוב מאפשר חמצון של שני צידי פרוסות. מבעבע מספק גם ערבוב מתמיד של aCSF בתא השחזור. הרשת השחורה מספקת ניגודיות גבוהה כנגד הפרוסות הלבנות, שאז קל יותר לראותן.
  5. הכן את התמיסה והחיתוך של הקרדיה.
    1. מצננים את כל 300 מ"ל NMDG-aCSF במקפיא, עד גבישי קרח מתחילים להוות על פני השטח ועל הקירות של הבקבוק. אל תקפאו יותר!
    2. מניחים את הבקבוק עם NMDG-aCSF מקורר על קרח ובועות. הפתרון צריך להיות בין 0\u20122 °C.
      הערה: Slushy NMDG- aCSF מרמז על כך שיש את רוב הפתרון כנוזל, בעוד שבריר קטן של קרח ברד נוכח ישמור על הפתרון ליד 0 ° C לאורך כל perfusion וחיתוך. יש לנקוט טיפול כדי להרחיק גבישי קרח מהמוח במהלך החיתוך.
  6. הכן את הדיסק להרכבת רקמות.
    1. להוציא את הדיסק מהמקפיא, לנגב אותו יבש במידת הצורך.
    2. חותכים בלוק של 5% אגר מצלחת הגר שהוכנה קודם לכן, ולהדביק אותו במרכז הדיסק באמצעות שכבה דקה של דבק ציאנוקרילט. החתיכה agar צריך להיות בערך בגודל של מוח עכבר. מניחים את הדיסק עם אגר מודבק על קרח, ומכסים במגבות נייר עד שהוא מוכן לשימוש.
      1. עבור 5% צלחת אגר, להמיס 5 גרם אגר ב 100 מ"ל של 18 MΩ מים על ידי microwaving, ויוצקים לתוך צלחת פטרי נקייה. שמור על 4 °C.
  7. להוציא את מגש החיתוך מהמקפיא, למקם אותו לתוך microtome, להקיף אותו בקרח, ולטעון את הלהב.

2. עירוי טרנזיה וחילוץ מוח

  1. עכברים ממנת יתר באמצעות הזרקת תוך-אפרטון של קוקטייל הרדמה. בדוק את עומק ההרדמה על ידי בדיקת רפלקס הכאב (צביטה בהון); עכבר לא צריך להציג את הרפלקס ברגע שהוא מגיע להרדמה עמוקה.
    הערה: מתכון קוקטייל הרדמה מכרסמים: קטמין HCl (66 מ"ג / מ"ל), xylazine HCl (6.6 מ"ג / מ"ל), acepromazine maleate (0.1 מ"ג / מ"ל), 18 MΩ מים לנפח הסופי. מינון: 0.4 מ"ג / g משקל גוף, 0.04 מ"ג / גרם משקל גוף, 6 x 10-4 מ"ג / גרם משקל גוף עבור קטמין, קסילאזין, acepromazine, בהתאמה.
  2. הגדר את המשאבה פריסלטית עבור עירוי טרנזיה בין-לב. הכנס צד אחד של משאבת הצינורות לתוך הבקבוק עם NMDG-aCSF קר. להתאים את הצד השני של הצינורות עם מחט 27 G כי יהיה מוכנס לתוך החדר השמאלי.
  3. הגדר את מהירות המשאבה על כ 3.5 מ"ל/ דקה. במהירות זו, הזרימה של NMDG-aCSF היא טפטוף מהיר, לא זרימה רציפה.
    הערה: התפליטה בכוח המשיכה היא תחליף טוב לתחלוב המשאבה פריסלטית, כל עוד ניתן להשיג את אותו קצב זרימה משוער. תפרה בקצב זרימה גבוה תגרום לכלי דם מתפוצצים במוח. סימן מסגיר של תפרה מהירה מדי ולחץ מוגבר בכלי הדם הוא פתרון יוצא מהאף של החיה.
  4. התפליטה
    1. מניחים את העכבר המהוים כראוי על גבו על חיתול. באמצעות נייר נייר, הדבק את רגליו הקדמיות וה האחוריות כך שהחזה והבטן ייחשפו.
    2. לחתוך חלקה גדולה של העור על גבי החזה, הולך מתחת לעצם החזה לגרון; תסה זה אמור לספק אזור עבודה גדול. תפוס את עצם החזה עם ממחטות, להרים בעדינות, ולהתחיל לחתוך דרך כלוב הצלעות משני הצדדים עד חלל החזה נחשף.
    3. חותכים את הסרעפת כדי לחשוף את חלל החזה. יש להשאיר את הדש של כלוב הצלעות מחובר באמצעות חתיכת שריר דקה. זה צריך להיות אפשרי להגדיר אותו בצד מבלי שהוא יפול בחזרה לחלל החזה החשוף. תבדוק שהלב עדיין פועם. ודא כי רוב הכבד גלוי.
    4. הכנס את מחט 27 G לחדר השמאלי; החדר השמאלי של העכבר נראה בהיר יותר בצבע מאשר ימין. אתר את האטריום הימני בצבע אדום כהה. חותכים דרך האטריום הימני עם מספריים קטנות; הדם צריך להתחיל לזרום החוצה.
    5. הפעל את המשאבה המוגדרת מראש למהירות הזרימה הנכונה. אם הכל נעשה כראוי, הכבד צריך להתחיל לשנות צבע מאדום לחום זמן קצר לאחר תחילת התחלוק. לפקח על צבע הכבד כדי לקבוע את אורך העירוי; הכבד אמור להפוך לחום חיוור.
    6. הפעל את המשאבה לעוד כמה דקות. אם באמצעות מדחום פי הטבעת, טמפרטורת הגוף צריך לרדת 28\u201229 °C, האף של בעלי חיים צריך להיות קר למגע.
  5. חילוץ מוח.
    הערה: בשלב זה, יש את כלי החיתוך הבאים מוכנים: מספריים עריפת ראש, מספריים קטנים עם להב ישר או זוויתי, אזמל #10 להב, להב קצה יחיד, מקצות #3, מרית עם צד אחד כפוף 90°, מרית, "60 מעלות" כלי(איור 1A,B),ומברשת רכה קטנה.
    1. ערפו את ראשו של העכבר עם מספריים גדולים של עריפת ראש. בעזרת אזמל #10 להב, חותכים את העור מעל הגולגולת. עם מספריים בזווית קטנה, לחתוך את הגולגולת בקו האמצע. לאחר מכן, #3 מפסי התות, לחטט את החצאים הימניים ושמאליים של הגולגולת, להיות זהיר לקחת את הדורה עם זה. המוח צריך להיחשף עכשיו.
      הערה: אם dura ניתוק מהגולגולת, זה יישאר מעל המוח ויש להסיר בנפרד. הקצוות של dura הנותרים יכול להדק ולחתוך עמוק דרך המוח, פוטנציאל לפגוע באזור המוח של עניין.
    2. הסר את המוח על ידי גרף אותו החוצה עם מרית קטנה. השליכו את המוח לתמיסת NMDG-aCSF הממוקמת בבקת קטנה נפרדת על קרח. תשאיר את זה שם עד דקה.
      הערה: בנוסף להיפותרמיה, חשיפה לתמיסת מלח קרה כקרח מתמצת במוח, אשר הכרחי אפילו לחיתוך. כל ההליך מעריפת ראש לחילוץ המוח צריך להיות מתחת ל-30 שניות.

3. חיתוך

  1. תוציא את המוח מה-NMDG-aCSF ושים אותו על פיסת נייר סינון.
  2. גזור והסר טריז של 60° מהקצה הרוזסטרלי של התזה באמצעות כלי "60°" הממורכז בקו האמצע. משטחים חתוכים ישמשו להרכבה כדי להשיג את הזווית הנכונה עבור פרוסות היפוקמפוס transversal כפי שנדון להלן(איור 1A,B).
    NOTE: Two single-edged blades held together via a home-made holder make an easy-to-use tool for making the 60° cut (Figure 1A).
  3. ההמיספרות הנפרדות בקו האמצע עם האזמל.
  4. הדבק את ההמיספרות לדיסק ההרכבה כדלקמן. קח את דיסק ההרכבה שהיה על קרח עד עכשיו. במידת הצורך, נגב אותו שוב. להדביק כל חצי כדור לפני בלוק אגר, לחתוך את הצד למטה.
  5. ודא שהצד האוורני של כל חצי כדור הארץ נוגע בבלוק הגר. בלוק אגר מספק תמיכה נוספת במהלך חיתוך והוא חיוני אפילו פרוסות. הצדדים הגב של כל חצי הכדור צריך להיות מול הלהב. כאשר מודבק בצד החתוך, כל חצי הכדור הוא מונחה ביחס ללהב באופן שתוצאות פרוסות רוחביות של היפוקמפוס גב ב situ (איור 1B).
  6. להחזירה של הדיסק עם חציות לתוך תא חיתוך המכיל NMDG-aCSF קר כקרח.
  7. חותכים 400 μm מקטעים. חיתוך צריך להיעשות בפחות מ 10 דקות. מיקרוטומים שונים ידרשו הגדרות שונות כדי להשיג הפעם. בסך הכל 8\u201210 פרוסות מאזור היפוקמפוס הגב יושגו.

4. שחזור

  1. מעבירים פרוסות לתא שחזור המכיל aCSF מופוגן בטמפרטורת החדר באמצעות פיפטות העברה חד-פעמיות עםטיפים חתוכים (איור 1C).
    הערה: מומלץ מאוד לחזק את תא השחזור-aSCF עם 5 mM Na-ascorbate ו 3 mM Na-pyruvate. Pyruvate הוא פרוצה אנרגיה המוצגת כדי להגביר את הייצור של ATP בפרוסות28, בעוד Na-ascorbate הוא quencherרדיקלים חופשיים 29.
  2. דגירה בטמפרטורת החדר (22\u201224 °C) במשך כ 2 שעות לפני ההקלטה (עד 4 שעות).
    הערה: דגירה ארוכה יותר בטמפרטורת החדר גורמת לפרוסות בריאות יותר לפרקי זמן ארוכים יותר, יחסית לדגירה הסטנדרטית ב-37°C למשך 30 דקות ולאחריה דגירה בטמפרטורת החדר. חממה מחדש ב 37 °C יכול להציג בצקת cytotoxic13.

תוצאות

יישם את הפרוטוקול לעיל כדי ליצור פרוסות היפוקמפוס מ Camkiia-Cre+; עכברי WT על רקע גנטי מעורב C57Bl / 6 x SV / 129J, ב P > 120. מספר גדול של תאים פירמידתיים בשדה CA1 (איור 2A) וסוביקולום(איור 2B)מופיעים בניגודיות נמוכה כאשר הם נצפים תחת מיקרוסקופ ניגודיות דיפרה-אדום (IR-DIC), סימן היכר ש...

Discussion

הפרוטוקול המתואר כאן מדגים כי פרוסות היפוקמפוס המתקבלות מעכברים מבוגרים ומזדקנים יכולים להישאר בריאים וכדאיים במשך שעות רבות לאחר החיתוך. הפרוסות שהוכנו באמצעות פרוטוקול זה מתאימות להקלטות של מהדק-תיקון, כמו גם להקלטות שדה לאורך זמן באזורי CA1.

קיימים שני שלבים קריטיים בפר...

Disclosures

למחבר אין מה לחשוף.

Acknowledgements

אני מודה לד"ר קרלה ג'יי שץ על ייעוץ ותמיכה, וד"ר ברברה ק. בראט ומישל ק. דוקס על שקראו את כתב היד באופן ביקורתי. העבודה נתמכת על ידי NIH EY02858 וקרן הצדקה מאת'רס מעניקה ל-CJS.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
“60 degree” toolmade in-house
#10 scalpel bladeBard-Parker (Aspen Surgical)371110
1M CaCl2Fluka Analytical21114
95%O2/5%CO2Praxiar or another local supplier
Acepromazine maleate (AceproJect)Henry Schein5700850
AgarFisherBP1423-500
Beakers, measuring cylinders, reagent bottles
Brushes size 00-2Ted PellaCrafts stores are another source of soft brushes, with larger selection and better quality than Ted Pella.
CCD cameraOlympusXM10
Choline bicarbonatePfalz & BauerC21240
Cyanoacrilate glueKrazy glueSingles
Decapitation scissorsFST14130-17
Feather bladesFeatherFA-10
Filter paper #2WhatmanEither rounds or pieces cut from a bigger sheet work well.
ForcepsA. Dumont & FilsInox 3c
Glass bubblers (Robu glass borosillicate microfilter candles) - porosity 3Robuglas.com18103 or 18113Glass bubblers are more expensive than bubbling stones used in aquaria. However, they are easy to clean and sterilize, and can last a long time.
GlucoseSigma-AldrichG8270
HClFisherA144SI-212
Ice buckets
KClSigma-AldrichP4504
Ketamine HCl (KetaVed)VEDCONDC 50989-996-06
KH2PO4Sigma-AldrichP0662
Leica Tissue slicer VT1000SThe cutting settings are 1 mm horizontal blade amplitude, frequency dial at 9, and speed setting at 2
Magnetic stirrers and stir bars
Mg2SO4 x 7H2OSigma-Aldrich230391
MgCl2Sigma-AldrichM9272
MilliQ water machineMilliporeSource for 18 Mohm water
Na-ascorbateSigma-AldrichA4035
Na-pyruvateSigma-AldrichP8574
NaClSigma-AldrichS3014
NaHCO3EMDSX0320-1
Needle 27G1/2
NMDGSigma-AldrichM2004
Paper tape
Peristaltic pumpCole-Parmer#7553-70
Peristaltic pump headCole-ParmerMasterflex #7518-00
Personna bladesPersonna double edgeAmazon
pH meter
Recovery chamberin-house made
Scalpel blade handle size 3Bard-Parker (Aspen Surgical)371030
Scissors angled bladeFST14081-09
Single edge industrial razor blade #9VWR55411
Spatulas
Transfer pipettesSamco Scientific225
Upright microscopeOlympus BX51WI
Xylazine HCl (XylaMed)VetOne510650

References

  1. Glanzman, D. L. The cellular mechanisms of learning in Aplysia: of blind men and elephants. Biological Bulletin. 210 (3), 271-279 (2006).
  2. Aitken, P. G., et al. Preparative methods for brain slices: a discussion. Journal of Neuroscince Methods. 59 (1), 139-149 (1995).
  3. Edwards, F. A., Konnerth, A. Patch-clamping cells in sliced tissue preparations. Methods in Enzymology. 207 (13), 208-222 (1992).
  4. Lowry, O. H., Passonneau, J. V., Hasselberger, F. X., Schulz, D. W. Effect of Ischemia on Known Substrates and Cofactors of the Glycolytic Pathway in Brain. Journal of Biological Chemistry. 239, 18-30 (1964).
  5. Lipton, P., Whittingham, T. S. The effect of hypoxia on evoked potentials in the in vitro hippocampus. Journal of Physiology. 287, 427-438 (1979).
  6. Lipton, P., Whittingham, T. S. Reduced ATP concentration as a basis for synaptic transmission failure during hypoxia in the in vitro guinea-pig hippocampus. Journal of Physiology. 325 (1), 51-65 (1982).
  7. Free Mandel, P. H.S. Free nucleotides of the brain in various mammals. Journal of Neurochemistry. 8, 116-125 (1961).
  8. Andjus, R. K., Dzakula, Z., Markley, J. L., Macura, S. Brain energetics and tolerance to anoxia in deep hypothermia. Annals of the New York Academy of Sciences. 1048, 10-35 (2005).
  9. Williams, G. D., Dardzinski, B. J., Buckalew, A. R., Smith, M. B. Modest hypothermia preserves cerebral energy metabolism during hypoxia-ischemia and correlates with brain damage: a 31P nuclear magnetic resonance study in unanesthetized neonatal rats. Pediatric Research. 42 (5), 700-708 (1997).
  10. Gasparini, S., Losonczy, A., Chen, X., Johnston, D., Magee, J. C. Associative pairing enhances action potential back-propagation in radial oblique branches of CA1 pyramidal neurons. Journal of Physiology. 580 (3), 787-800 (2007).
  11. Thomson, A. M., Bannister, A. P. Release-independent depression at pyramidal inputs onto specific cell targets: dual recordings in slices of rat cortex. Journal of Physiology. 519 (1), 57-70 (1999).
  12. Hille, B. The permeability of the sodium channel to organic cations in myelinated nerve. Journal of General Physiology. 58 (6), 599-619 (1971).
  13. Ting, J., Daigle, T., Chen, Q., Feng, G., Martina, M., Taverna, S. . Patch-Clamp Methods and Protocols. 1183, 221-242 (2014).
  14. Jiang, X., et al. Principles of connectivity among morphologically defined cell types in adult neocortex. Science. 350 (6264), 1-10 (2015).
  15. Djurisic, M., Brott, B. K., Saw, N. L., Shamloo, M., Shatz, C. J. Activity-dependent modulation of hippocampal synaptic plasticity via PirB and endocannabinoids. Molecular Psychiatry. 24 (8), 1206-1219 (2019).
  16. Djurisic, M., et al. PirB regulates a structural substrate for cortical plasticity. Proceedings of the National Academy of Sciences U S A. 110 (51), 20771-20776 (2013).
  17. Vidal, G. S., Djurisic, M., Brown, K., Sapp, R. W., Shatz, C. J. Cell-Autonomous Regulation of Dendritic Spine Density by PirB. eNeuro. 3 (5), 1-15 (2016).
  18. Blot, A., Barbour, B. Ultra-rapid axon-axon ephaptic inhibition of cerebellar Purkinje cells by the pinceau. Nature Neuroscience. 17 (2), 289-295 (2014).
  19. Lammel, S., Ion, D. I., Roeper, J., Malenka, R. C. Projection-specific modulation of dopamine neuron synapses by aversive and rewarding stimuli. Neuron. 70 (5), 855-862 (2011).
  20. Ting, J. T., et al. Preparation of Acute Brain Slices Using an Optimized N-Methyl-D-glucamine Protective Recovery Method. Journal of Visual Experiments. (132), e53825 (2018).
  21. Moyer, J. R., Brown, T. H. Methods for whole-cell recording from visually preselected neurons of perirhinal cortex in brain slices from young and aging rats. Journal of Neuroscience Methods. 86 (1), 35-54 (1998).
  22. Losonczy, A., Magee, J. C. Integrative properties of radial oblique dendrites in hippocampal CA1 pyramidal neurons. Neuron. 50 (2), 291-307 (2006).
  23. Frick, A., Magee, J., Johnston, D. LTP is accompanied by an enhanced local excitability of pyramidal neuron dendrites. Nature Neuroscience. 7 (2), 126-135 (2004).
  24. Alvarado-Martinez, R., Salgado-Puga, K., Pena-Ortega, F. Amyloid beta inhibits olfactory bulb activity and the ability to smell. PLoS One. 8 (9), 75745 (2013).
  25. Brooks, J. M., O'Donnell, P. Kappa Opioid Receptors Mediate Heterosynaptic Suppression of Hippocampal Inputs in the Rat Ventral Striatum. Journal of Neuroscience. 37 (30), 7140-7148 (2017).
  26. Goel, A., Lee, H. K. Persistence of experience-induced homeostatic synaptic plasticity through adulthood in superficial layers of mouse visual cortex. Journal of Neuroscience. 27 (25), 6692-6700 (2007).
  27. Mathis, D. M., Furman, J. L., Norris, C. M. Preparation of acute hippocampal slices from rats and transgenic mice for the study of synaptic alterations during aging and amyloid pathology. Journal of Visual Experiments. (49), e2330 (2011).
  28. Izumi, Y., Zorumski, C. F. Neuroprotective effects of pyruvate following NMDA-mediated excitotoxic insults in hippocampal slices. Neuroscience Letters. 478 (3), 131-135 (2010).
  29. Hajos, N., Mody, I. Establishing a physiological environment for visualized in vitro brain slice recordings by increasing oxygen supply and modifying aCSF content. Journal of Neuroscience Methods. 183 (2), 107-113 (2009).
  30. . Hippocampus Rat Available from: https://synapseweb.clm.utexas.edu/hippocampus-rat (1999)
  31. Combe, C. L., Canavier, C. C., Gasparini, S. Intrinsic Mechanisms of Frequency Selectivity in the Proximal Dendrites of CA1 Pyramidal Neurons. Journal of Neuroscience. 38 (38), 8110-8127 (2018).
  32. Rothman, S. M. The neurotoxicity of excitatory amino acids is produced by passive chloride influx. Journal of Neuroscience. 5 (6), 1483-1489 (1985).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

161ATPNMDGCA1

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved