אנו מודים לLihong יין לקבלת סיוע טכני. NVD הוא נמען פרס חוקר צעיר NARSAD של ונתמך גם על ידי מענקים מNIH (5 K99 MH095825-02). מחקר במעבדה Fishell נתמך על ידי המכון הלאומי לבריאות, המכון הלאומי לבריאות הנפש (5 R01 MH095147-02, 5 R01 MH071679-09), מכון לאומי להפרעות ושבץ (5 R01 NS081297-02 נוירולוגיות, 1 P01 NS074972 -01A1) וסימונס הקרן.

טופלו כל בעלי החיים בהתאם לתקנות וההנחיות של ועדת הטיפול ושימוש בבעלי חיים המוסדיים של בית הספר באוניברסיטת ניו יורק לרפואה. זני עכבר נקבות עכברים שוויצריים וובסטר הניתנים על ידי Taconic שמשו לניסויים אלה. על מנת למקד ספציפית interneurons שכבה שטחי, עוברי E15.5 היו בשימוש. הערה: פלסמיד המשמש בעבודה זו (Dlx5 / 3 מיקרוגרם / μl פלסמיד 6.eGFP) נוצרה תוך שימוש בטכניקות שיבוט סטנדרטיים. EGFP cDNA שובט לתוך פלסמיד / 6-Pmin-הפולה Dlx5. פלסמיד זו זמין על פי בקשה (demarn02@nyumc.org). .1 הכנת Microinjection מטפטף <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את חום חולץ # 2-860. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקום ולאבטח את נימי הזכוכית ליד נימה. בדוק שהקוטר החיצוני (OD) של פיפטה הוא בערך 30 מיקרומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על לחצן &quot;למשוך&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מוציא בזהירות את הנימים. החלק התחתון הוא המחט. מחק את החלק העליון. </li></ol> .2 הרדמה נוהל <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן תא isoflurane מכיל. הערה: Isoflurane היא ההרדמה המועדפת בשל הפעולה מהירה שלה ושכיחות נמוכה של תופעות לוואי. Pentobarbital אפשרות נוספת; עם זאת, סובלנות של תרופה זו היא משתנה ועלולה להוביל לשיעור תמותה גבוה יותר מisoflurane. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את זרימת isoflurane ל4-5% ב0.5-1 L O / 2 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שסתום לתא פתוח ואילו שסתום למתאם הראש סגור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את העכבר בהריון בתא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפשר העכבר כדי ללכת תחת השפעת ההרדמה. זה ייקח בערך 2-3 דק &#39;. בדוק את קצב הנשימה. אם העכבר מתחיל נשימת יתר, להוריד את המינון של isoflurane. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחרי העכבר מורדם, מייד להסיר אותו מהחדר. מניחים בצד גחונו על כרית החימום ואניnsert הראש במסכה שתמשיך לספק isoflurane לאורך כל הניתוח. הקפד להחליף את זרימת isoflurane מהתא עד לצינורות המחברים את חתיכת מתאם הראש. שים טיפה של חומר סיכה עין בכל עין ולסגור את העיניים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את כרית החימום ל36 ° מעלות צלזיוס כדי למזער היפותרמיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגעה להיעדר רפלקסים רגל וזנב על ידי צובט את רגליו האחוריות וזנב. </li></ol> .3 ניתוח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנקות את העור המכסה את הבטן עם אתנול 70%. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במלקחיים כדי למשוך את העור כלפי מעלה. לאחר כל ניתוח, לשטוף את כל הכלים עם חומר ניקוי ומים, ומעוקר ב72 ° CO / N. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעשות חתך קטן אנכי (כ -2 ס&quot;מ) לאורך קו האמצע מתחיל באמצע הדרך בין הזוגות שלישיים והרביעי של בלוטות החלב. השתמש במספרי ניתוח עדינים. יש להיזהר שלא לפגוע בקיר הבטן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעדינות להפריד את העור מהצפק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דמיינו את העורקיםוורידים על קיר הבטן. לעשות עוד חתך אנכי 2 סנטימטר דרך הצפק (הימנעות כלי) כדי לחשוף את חלל הבטן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הצמד את העור ודופן בטן בכל צד הימנעות כיווץ העורקים. הערה: אם העורקים ניקבו בטעות, להקריב בעלי החיים באופן מיידי על ידי ביצוע נקע בצוואר הרחם או ממנת יתר isoflurane. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מראש לחמם את PBS סטרילי ל37 מעלות צלזיוס. כסה את ווי התלייה עם PBS הלח קים מגבונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחות בחלל הבטן החשופה עם PBS. חזור על פעולה זו מספר פעמים בעת ביצוע הניתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעזרת מלקחיים עגולים, משוך בעדינות את השרשרת העוברית (E15.5) מהחלל. תן את שאר השרשרת במגבונים לחים. התחל על ידי חשיפת מחצית מהרחם ראשונה. ברגע שעובר בו הם electroporated, להביא אותו חזרה פנימה, ואז לעבוד על המחצית השנייה. </li></ol> .4 Electroporation <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תמשיך להשתמש במלקחיים עגולים כדי לתפעל את העוברים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ויsualize חדרים לרוחב. החדרים לרוחב לרוץ לאורך קו האמצע (איור 1b). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף ירוקים (צילומים: 10% w / v) מהיר לפתרון DNA לתערובת 01:20 לדמיין אותו במהלך ההזרקה. הכן את פתרון DNA על ידי המסת גלולה המתקבלת מפרוטוקול טיהור maxi-prep סטנדרטי במים מזוקקים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש micropipettes מראש משך עם בוכנה להזרקה 1 מ&quot;ל של תמיסת DNA (Dlx5 / 6-eGFP, 3 מיקרוגרם / μl) עם גרין המהיר. חותך את קצה micropipette עם מלקחיים # קנס 5 (דומון) לעזוב מ&quot;מ אורך 6 מתחילת הכתף אל הקצה של הקצה של המחט לפני טעינת פיפטה. החזק את ראשו של העובר עם פינצטה העגולה. הזן את המוח עם פיפטה ב45 ° זווית מכוונת לרוחב החדר ממוקם בסמוך לקו האמצע. אם המחט חודרת דרך החדר, לחזור לאט פיפטה כפי שאתה משתמש הבוכנה להזריק DNA. החדר צריך להפוך ירוק כאשרפתרון מתחיל למלא אותו. בשלב זה, מפסיק לנוע פיפטה ולהזריק 1 מ&quot;ל של DNA. בעדינות, למשוך את פיפטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את electroporator CUY21 לחמישה 45V פולסים של 50 אלפיות שניים במרווחים על ידי 950 אלפיות שניים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש אלקטרודות ההנעה 5 מ&quot;מ לעוברי E15.5. טובלים את האלקטרודות בPBS כדי להבטיח העברת נוכחית יעילה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את משוטי אלקטרודה סביב ראשו של העובר עם ההנעה החיובית על החדר המכיל את פתרון DNA. מעט נמוך יותר ההנעה החיובית עם בגין שלילי אחד כדי ליצור נוכחי הגחון דרך הוד ganglionic. מניפולציה זה תהיה למזער ביטוי מחוץ לרחם בתאים פירמידליים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר שהניח את האלקטרודות, לספק דופק על ידי לחיצה על דוושת רגל פעם אחת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את אלקטרודות ולנגב אותם נקי. חזור על שלבים 4.6-4.9 עם כל עובר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> , לאחר electroporating כל העוברים לשפוך 3 מ&quot;ל של PBS לתוך חלל הבטן ולהחזיר אותם לחלל הבטן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl">התפר ראשון דופן הבטן עם מחט מעוקלת ו5-0 תפר משי ולאחר מכן העור. החל לידוקאין (4%) על הפצע. לנהל 120 מ&quot;ג / קילוגרם של הצפק התוך האספירין לשיכוך כאבים. הערה: כל ההליך צריכה להתבצע ב20 דקות או פחות. מומלץ כי מתחילים electroporate רק כמה עוברים כדי לשמור על זמן פעולה קצר. ניתוחים ממושכים יקטינו את שיעור ההישרדות של העוברים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את החיה מצינורות ההרדמה ולאפשר התאוששות בכרית החימום על נייר לנגב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור חיה לכלוב, לשמור אותו על כרית החימום על 37 מעלות צלזיוס ולנטר את מצב הבריאות. בעלי החיים בדרך כלל לסבול את הניתוח היטב ומתחילים לנוע באיטיות זמן קצר לאחר שהם הוסרו מצינורות ההרדמה. אם דימום או עייפות מוגזם הוא ציין, להקריב בעלי החיים באופן מיידי על ידי ביצוע IACUC אישר נהלי המתת חסד כגון נקע בצוואר הרחם או ממנת יתר הרדמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור כלוב לvivarium. הנקבות ללדת באופן טבעי. </li></ol>

<ol>
	<li>Fishell, G., Rudy, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+inhibition+within+the+telencephalon:+&amp;#34;where+the+wild+things+are&amp;#34;.">Mechanisms of inhibition within the telencephalon: &amp;#34;where the wild things are&amp;#34;.</a> Annual review of neuroscience. 34, 535-567 (2011).</li><li>Stenman, J., Toresson, H., Campbell, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+two+distinct+progenitor+populations+in+the+lateral+ganglionic+eminence:+implications+for+striatal+and+olfactory+bulb+neurogenesis.">Identification of two distinct progenitor populations in the lateral ganglionic eminence: implications for striatal and olfactory bulb neurogenesis.</a> J Neurosci. 23, 167-174 (2003).</li><li>Eisenstat, D. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DLX-1,+DLX-2,+and+DLX-5+expression+define+distinct+stages+of+basal+forebrain+differentiation.">DLX-1, DLX-2, and DLX-5 expression define distinct stages of basal forebrain differentiation.</a> J Comp Neurol. 414, 217-237 (1999).</li><li>Batista-Brito, R., Fishell, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+developmental+integration+of+cortical+interneurons+into+a+functional+network.">The developmental integration of cortical interneurons into a functional network.</a> Curr Top Dev Biol. 87, 81-118 (2009).</li><li>Miyoshi, G., Butt, S. J., Takebayashi, H., Fishell, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiologically+distinct+temporal+cohorts+of+cortical+interneurons+arise+from+telencephalic+Olig2-expressing+precursors.">Physiologically distinct temporal cohorts of cortical interneurons arise from telencephalic Olig2-expressing precursors.</a> J Neurosci. 27, 7786-7798 (2007).</li><li>Miyoshi, G., 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=Genetic+fate+mapping+reveals+that+the+caudal+ganglionic+eminence+produces+a+large+and+diverse+population+of+superficial+cortical+interneurons.">Genetic fate mapping reveals that the caudal ganglionic eminence produces a large and diverse population of superficial cortical interneurons.</a> J Neurosci. 30, 1582-1594 (2010).</li><li>Bulfone, 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=The+mouse+Dlx-2+(Tes-1)+gene+is+expressed+in+spatially+restricted+domains+of+the+forebrain,+face+and+limbs+in+midgestation+mouse+embryos.">The mouse Dlx-2 (Tes-1) gene is expressed in spatially restricted domains of the forebrain, face and limbs in midgestation mouse embryos.</a> Mechanisms of development. 40, 129-140 (1993).</li><li>Bulfone, 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=Spatially+restricted+expression+of+Dlx-1,+Dlx-2+(Tes-1),+Gbx-2,+and+Wnt-3+in+the+embryonic+day+12.5+mouse+forebrain+defines+potential+transverse+and+longitudinal+segmental+boundaries.">Spatially restricted expression of Dlx-1, Dlx-2 (Tes-1), Gbx-2, and Wnt-3 in the embryonic day 12.5 mouse forebrain defines potential transverse and longitudinal segmental boundaries.</a> J Neurosci. 13, 3155-3172 (1993).</li><li>Robinson, G. W., Wray, S., Mahon, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatially+restricted+expression+of+a+member+of+a+new+family+of+murine+Distal-less+homeobox+genes+in+the+developing+forebrain.">Spatially restricted expression of a member of a new family of murine Distal-less homeobox genes in the developing forebrain.</a> The New biologist. 3, 1183-1194 (1991).</li><li>Close, J., 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=Satb1+is+an+activity-modulated+transcription+factor+required+for+the+terminal+differentiation+and+connectivity+of+medial+ganglionic+eminence-derived+cortical+interneurons.">Satb1 is an activity-modulated transcription factor required for the terminal differentiation and connectivity of medial ganglionic eminence-derived cortical interneurons.</a> J Neurosci. 32, 17690-17705 (2012).</li><li>De Marco Garcia, N. V., Karayannis, T., Fishell, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+activity+is+required+for+the+development+of+specific+cortical+interneuron+subtypes.">Neuronal activity is required for the development of specific cortical interneuron subtypes.</a> Nature. 472, 351-355 (2011).</li><li>Petros, T. J., Rebsam, A., Mason, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+utero+and+ex+vivo+electroporation+for+gene+expression+in+mouse+retinal+ganglion+cells.">In utero and ex vivo electroporation for gene expression in mouse retinal ganglion cells.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (31), (2009).</li><li>Walantus, W., Castaneda, D., Elias, L., Kriegstein, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+utero+intraventricular+injection+and+electroporation+of+E15+mouse+embryos.">In utero intraventricular injection and electroporation of E15 mouse embryos.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (6), e239 (2007).</li></ol>

יש לי המחברים אין לחשוף.

מגבלות של הטכניקה בעוד טכניקה זו מאפשרת ניתוח אוטונומי תא של תהליכים בתא, זה לא מתאים לניתוח אוכלוסייה. Electroporations מאוד דליל עם פחות מאלף תאים electroporated לכל מוח. כתוצאה מכך, הטכניקה לא ניתן להשתמש כדי להעריך את השלכות התנהגות הנובעות ...

את חלק הארי של interneurons GABAergic קליפת המוח מקורן שני מבנים עובריים חולפים בשם הוד ganglionic המדיאלי וזנב (MGE וCGE בהתאמה) 4. Parvalbumin וinterneurons סומטוסטטין להביע מקורן בMGE ואילו Calretinin (Cr), Vasointestinal פפטיד (VIP) וReelin (Re) להביע interneurons מקורן CGE. ניתן להבחין תת interneuron אלה על ידי תאריכי הלידה שלהם. תת נגזר MGE נולדים בין יום העוברי 9.5 (E9.5) וE16.5 5,6. בניגוד לכך, interneurons CGE נגזר נולד מE12.5 דרך E18.5 עם הייצור שלהם הגיע לשיא של E15.5 6. המיקוד הגנטי של אוכלוסייה בסוף נולד זה, עם זאת, נותר חמקמק. גנים העכבריים דיסטלי פחות (DLX) באים לידי ביטוי אך ורק במוח הקדמי הגחון פיתוח 3. interneurons GABAergic ונוירונים הקרנת striatal אבל תאים פירמידליים לא בקליפת המוח לבטא Dlx1, 2,5, ו -6 גנים בשלבי התפתחותיים מוקדמים 3. ואכן, גני DLX באים לידי ביטוי באזור subventricular MGE וCGE (SVZ) בכל אבות GABAergic. ביטוי של גנים אלה הופך מוגבל כדי לבחור תת בשלבי postmitotic 7-9. ראיות ניסיוניות קודמות הראו כי האלמנט משפר Dlx5 / 6 מאפשר למיקוד סלקטיבי של שושלות GABAergic במודלים של עכברים מהונדסים 2. אנחנו בדקנו את השימוש באחד מהאלמנטים משפר אלה בהקשר של ביטוי episomal במוח העכבר המתפתח. אנו תת משובטים האלמנט משפר Dlx5 / 6 יחד עם אמרגן מינימאלי והחלבון המשופר הירוק הניאון (eGFP) בפלסמיד עמוד השדרה bluescript (BS) (איור 1). אנחנו הצגנו את הפלסמיד באמצעות ברחם electroporation בE15.5 למקד Cr-, VIP באופן סלקטיבי והוא זכר תת 3,8,10. הטכניקה שלנו מאפשרת לelectroporation הדליל, המאפשרהבנייה מחדש של תכונות מורפולוגיות של תאים לחרוך. בנוסף, הרמות גבוהות במיוחד של ביטוי גנים בתאי עצב בקליפת המוח GABAergic מאפשרת ללימודים פונקציונליים. בצענו הפסד ורווח של מחקרים לתפקד באמצעות מספר סוג בר והגנים שליליים דומיננטיים 11.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1106">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:436px;">Electroporator&#160; with pedal</td>
			<td style="width:227px;">Protech International</td>
			<td style="width:164px;">CUY21</td>
			<td style="width:280px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">5mm paddle electrodes&#160;</td>
			<td style="width:227px;">Protech International</td>
			<td style="width:164px;">CUY650P5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Heating pad&#160;</td>
			<td style="width:227px;">Kent Scientific</td>
			<td>DCT-15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:436px;">Sutter Instruments P30 Puller&#160;</td>
			<td>Sutter Instruments</td>
			<td>3282322</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fluovac Anesthesia Systems</td>
			<td>&#160;Harvard Apparatus</td>
			<td>726425</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Delicate Operating Scissors 4.75&#34; Straight Sharp/Sharp</td>
			<td>Roboz</td>
			<td>&#160;RS-6702</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">5-0 Silk Black Braid 18&#34; C-1 Box 36&#160;</td>
			<td>Roboz</td>
			<td>SUT-1073-21</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Micro Clip Applying Forceps 5.5&#34;</td>
			<td>Roboz</td>
			<td>&#160;RS-5410</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2 Clamp scissors</td>
			<td>Roboz</td>
			<td>&#160;RC-4894</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Holding forceps&#160;</td>
			<td style="width:227px;">Fine Science Tools</td>
			<td>11031-15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Glass capillary tubing&#160;</td>
			<td>&#160;FHC</td>
			<td>27-30-0</td>
			<td>Borosil 1.0mm OD x 0.75mm ID</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fast Green</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F7258&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sterile PBS</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>20012-027</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

subtype-selective electroporation of cortical interneurons

המחקר של התבגרות מערכת עצבים מרכזית (CNS) מסתמך על מיקוד גנטי של אוכלוסיות נוירונים. עם זאת, המשימה של הגבלת הביטוי של גנים המעניינים את תת עצביים ספציפיים הוכיחה להפליא מאתגרת בשל המחסור היחסי של אלמנטי אמרגן ספציפיים. interneurons GABAergic מהווה אוכלוסייה עצבית עם מגוון גנטי ומורפולוגיים נרחבים. ואכן, יותר מ -11 תת שונה של interneurons GABAergic מתאפיינים בקליפת העכבר 1. כאן אנו מציגים פרוטוקול מותאם למיקוד סלקטיבי של אוכלוסיות GABAergic. השגנו מיקוד סלקטיבי תת סוג של interneurons GABAergic על ידי שימוש באלמנט משפר של שעתוק homeobox גורמי Dlx5 וDlx6, homologues של גן דיסטלי פחות דרוזופילה (DLL) 2,3, לנהוג הביטוי של גנים ספציפיים באמצעות electroporation ברחם.

אנחנו התאמנו את טכניקת electroporation ברחם כדי להשיג מיקוד ספציפי סוג התא של תאי עצב התבגרות. לנהוג הביטוי של eGFP בinterneurons נגזר CGE, השתמשנו באלמנט משפר Dlx5 / 6 ומוגבלים הזריקות שלנו לE15.5, השלב שבו רוב interneurons נגזר CGE נוצרים. אנחנו ביצענו את הניתוח בP8 וP15 11 (איורי?...

Watch this Scientific Journal Video about Subtype-selective Electroporation of Cortical Interneurons at JoVE.com

Subtype-selective Electroporation of Cortical Interneurons

This procedure shows how to target interneurons in the developing mouse forebrain by means of in utero electroporation. This technique was particularly efficient to achieve selective gene expression in interneuron subtypes destined to the superficial layers of the cortex.

Electroporation תת סוג סלקטיבי של בקליפת המוח interneurons

The study of central nervous system (CNS) maturation relies on genetic targeting of neuronal populations. However, the task of restricting the expression ...

subtype-selective-electroporation-of-cortical-interneurons

Research

JoVE Journal

Neuroscience

8.7K Views.  New York University School of Medicine. This procedure shows how to target interneurons in the developing mouse forebrain by means of in utero electroporation. This technique was particularly efficient to achieve selective gene expression in interneuron subtypes destined to the superficial layers of the cortex.

Video: Subtype-selective Electroporation of Cortical Interneurons

In utero Electroporation followed by Primary Neuronal Culture for Studying Gene Function in Subset of Cortical Neurons

In vitro study of primary neuronal cultures allows for quantitative analyses of neurite outgrowth. In order to study how genetic alterations affect neuronal process outgrowth, shRNA or cDNA constructs can be introduced into primary neurons via chemical transfection or viral transduction. However, with primary cortical cells, a heterogeneous pool of cell types (glutamatergic neurons from different layers, inhibitory neurons, glial cells) are transfected using these methods. The use of in utero electroporation to introduce DNA constructs in the embryonic rodent cortex allows for certain subsets of cells to be targeted: while electroporation of early embryonic cortex targets deep layers of the cortex, electroporation at late embryonic timepoints targets more superficial layers. Further, differential placement of electrodes across the heads of individual embryos results in the targeting of dorsal-medial versus ventral-lateral regions of the cortex. Following electroporation, transfected cells can be dissected out, dissociated, and plated in vitro for quantitative analysis of neurite outgrowth. Here, we provide a step-by-step method to quantitatively measure neuronal process outgrowth in subsets of cortical cells.
The basic protocol for in utero electroporation has been described in detail in two other JoVE articles from the Kriegstein lab 1, 2. We will provide an overview of our protocol for in utero electroporation, focusing on the most important details, followed by a description of our protocol that applies in utero electroporation to the study of gene function in neuronal process outgrowth.

In utero Electroporation followed by Primary Neuronal Culture for Studying Gene Function in Subset of Cortical Neurons

In utero electroporation is a valuable method for transfecting neuronal progenitor cells in vivo. Depending upon the placement of the electrodes and the developmental timepoint of electroporation, certain subsets of cortical cells can be targeted. Targeted cells can then be analyzed in vivo or in vitro for effects of genetic alteration.

ברחם electroporation ואחריו תרבות עצבית ראשונית ללימוד פונקציה ג&#39;ין בתת קבוצה של נוירונים קליפתיים

In vitro study of primary neuronal cultures allows for quantitative analyses of neurite outgrowth. In order to study how genetic alterations affect ...

Functional Calcium Imaging in Developing Cortical Networks

A hallmark pattern of activity in developing nervous systems is spontaneous, synchronized network activity. Synchronized activity has been observed in intact spinal cord, brainstem, retina, cortex and dissociated neuronal culture preparations. During periods of spontaneous activity, neurons depolarize to fire single or bursts of action potentials, activating many ion channels. Depolarization activates voltage-gated calcium channels on dendrites and spines that mediate calcium influx. Highly synchronized electrical activity has been measured from local neuronal networks using field electrodes. This technique enables high temporal sampling rates but lower spatial resolution due to integrated read-out of multiple neurons at one electrode. Single cell resolution of neuronal activity is possible using patch-clamp electrophysiology on single neurons to measure firing activity. However, the ability to measure from a network is limited to the number of neurons patched simultaneously, and typically is only one or two neurons. The use of calcium-dependent fluorescent indicator dyes has enabled the measurement of synchronized activity across a network of cells. This technique gives both high spatial resolution and sufficient temporal sampling to record spontaneous activity of the developing network.
A key feature of newly-forming cortical and hippocampal networks during pre- and early postnatal development is spontaneous, synchronized neuronal activity (Katz &amp; Shatz, 1996; Khaziphov &amp; Luhmann, 2006). This correlated network activity is believed to be essential for the generation of functional circuits in the developing nervous system (Spitzer, 2006). In both primate and rodent brain, early electrical and calcium network waves are observed pre- and postnatally in vivo and in vitro (Adelsberger et al., 2005; Garaschuk et al., 2000; Lamblin et al., 1999). These early activity patterns, which are known to control several developmental processes including neuronal differentiation, synaptogenesis and plasticity (Rakic &amp; Komuro, 1995; Spitzer et al., 2004) are of critical importance for the correct development and maturation of the cortical circuitry.
In this JoVE video, we demonstrate the methods used to image spontaneous activity in developing cortical networks. Calcium-sensitive indicators, such as Fura 2-AM ester diffuse across the cell membrane where intracellular esterase activity cleaves the AM esters to leave the cell-impermeant form of indicator dye. The impermeant form of indicator has carboxylic acid groups which are able to then detect and bind calcium ions intracellularly.. The fluorescence of the calcium-sensitive dye is transiently altered upon binding to calcium. Single or multi-photon imaging techniques are used to measure the change in photons being emitted from the dye, and thus indicate an alteration in intracellular calcium. Furthermore, these calcium-dependent indicators can be combined with other fluorescent markers to investigate cell types within the active network.

Spontaneous activity of developing neuronal networks can be measured using AM-ester forms of calcium-sensitive indicator dyes. Changes in intracellular calcium, indicating neuronal activation, are detected as transient changes in indicator fluorescence with one- or two-photon imaging. This protocol can be adapted for a range of developmentally-dependent neuronal networks in vitro.

סידן הדמיה תפקודית בפיתוח רשתות קליפתיים

A hallmark pattern of activity in developing nervous systems is spontaneous, synchronized network activity. Synchronized activity has been observed in ...

Isolation and Culture of Mouse Cortical Astrocytes

Astrocytes are an abundant cell type in the mammalian brain, yet much remains to be learned about their molecular and functional characteristics. In vitro astrocyte cell culture systems can be used to study the biological functions of these glial cells in detail. This video protocol shows how to obtain pure astrocytes by isolation and culture of mixed cortical cells of mouse pups. The method is based on the absence of viable neurons and the separation of astrocytes, oligodendrocytes and microglia, the three main glial cell populations of the central nervous system, in culture. Representative images during the first days of culture demonstrate the presence of a mixed cell population and indicate the timepoint, when astrocytes become confluent and should be separated from microglia and oligodendrocytes. Moreover, we demonstrate purity and astrocytic morphology of cultured astrocytes using immunocytochemical stainings for well established and newly described astrocyte markers. This culture system can be easily used to obtain pure mouse astrocytes and astrocyte-conditioned medium for studying various aspects of astrocyte biology.

Astrocytes have been recognized to be versatile cells participating in fundamental biological processes that are essential for normal brain development and function, and central nervous system repair. Here we present a rapid procedure to obtain pure mouse astrocyte cultures to study the biology of this major class of central nervous system cells.

בידוד ותרבות של האסטרוציטים עכבר קליפתיים

Astrocytes  are an abundant cell type in the mammalian brain, yet much remains to be  learned about their molecular and functional characteristics. In ...

Neonatal Subventricular Zone Electroporation

Neural stem cells (NSCs) line the postnatal lateral ventricles and give rise to multiple cell types which include neurons, astrocytes, and ependymal cells1. Understanding the molecular pathways responsible for NSC self-renewal, commitment, and differentiation is critical for harnessing their unique potential to repair the brain and better understand central nervous system disorders. Previous methods for the manipulation of mammalian systems required the time consuming and expensive endeavor of genetic engineering at the whole animal level2. Thus, the vast majority of studies have explored the functions of NSC molecules in vitro or in invertebrates.
Here, we demonstrate the simple and rapid technique to manipulate neonatal NPCs that is referred to as neonatal subventricular zone (SVZ) electroporation. Similar techniques were developed a decade ago to study embryonic NSCs and have aided studies on cortical development3,4 . More recently this was applied to study the postnatal rodent forebrain5-7. This technique results in robust labeling of SVZ NSCs and their progeny. Thus, postnatal SVZ electroporation provides a cost and time effective alternative for mammalian NSC genetic engineering.

We demonstrate a minimally invasive technique referred to as neonatal subventricular zone electroporation. The technique consists of injecting plasmid DNA into the lateral ventricles of neonatal pups and applying electrical current to deliver and genetically manipulate neural stem cells

Electroporation האזור Subventricular ילודים

Neural stem cells (NSCs) line the postnatal lateral ventricles and give rise to multiple cell types which include neurons, astrocytes, and ependymal ...

Ex utero Electroporation and Whole Hemisphere Explants: A Simple Experimental Method for Studies of Early Cortical Development

Cortical development involves complex interactions between neurons and non-neuronal elements including precursor cells, blood vessels, meninges and associated extracellular matrix. Because they provide a suitable organotypic environment, cortical slice explants are often used to investigate those interactions that control neuronal differentiation and development. Although beneficial, the slice explant model can suffer from drawbacks including aberrant cellular lamination and migration. Here we report a whole cerebral hemisphere explant system for studies of early cortical development that is easier to prepare than cortical slices and shows consistent organotypic migration and lamination. In this model system, early lamination and migration patterns proceed normally for a period of two days in vitro, including the period of preplate splitting, during which prospective cortical layer six forms. We then developed an ex utero electroporation (EUEP) approach that achieves ~80% success in targeting GFP expression to neurons developing in the dorsal medial cortex.
The whole hemisphere explant model makes early cortical development accessible for electroporation, pharmacological intervention and live imaging approaches. This method avoids the survival surgery required of in utero electroporation (IUEP) approaches while improving both transfection and areal targeting consistency. This method will facilitate experimental studies of neuronal proliferation, migration and differentiation.

Ex utero Electroporation and Whole Hemisphere Explants: A Simple Experimental Method for Studies of Early Cortical Development

This protocol describes an improved explant procedure that involves ex utero electroporation, dissection and culture of entire cerebral hemispheres from the embryonic mouse. The preparation facilitates pharmacological studies and assays of gene function during early cortical development.

לשעבר הרחם electroporation וexplants חצי כדור שלם: שיטה ניסיונית פשוטה למחקרים בהתפתחות קליפת מוח הקדומה

Cortical development involves complex interactions between neurons and non-neuronal elements including precursor cells, blood vessels, meninges and ...

Neonatal Pial Surface Electroporation

Over the past several years the pial surface has been identified as a germinal niche of importance during embryonic, perinatal and adult neuro- and gliogenesis, including after injury. However, methods for genetically interrogating these progenitor populations and tracking their lineages had been limited owing to a lack of specificity or time consuming production of viruses. Thus, progress in this region has been relatively slow with only a handful of investigations of this location. Electroporation has been used for over a decade to study neural stem cell properties in the embryo, and more recently in the postnatal brain. Here we describe an efficient, rapid, and simple technique for the genetic manipulation of pial surface progenitors based on an adapted electroporation approach. Pial surface electroporation allows for facile genetic labeling and manipulation of these progenitors, thus representing a time-saving and economical approach for studying these cells.

The pial surface is a unique progenitor zone in the CNS that is receiving increasing attention. Herein, we detail a method for rapid genetic manipulation of this progenitor zone using a modified electroporation method. This procedure can be used for cellular and molecular investigations of cell lineages and signaling pathways involved in cell differentiation and to elucidate the fate and properties of daughter cells.

Electroporation שטח pial ילודים

Over the past several years the pial surface has been identified as a germinal niche of importance during embryonic, perinatal and adult neuro- and ...

Whole-cell Patch-clamp Recordings from Morphologically- and Neurochemically-identified Hippocampal Interneurons

GABAergic inhibitory interneurons play a central role within neuronal circuits of the brain. Interneurons comprise a small subset of the neuronal population (10-20%), but show a high level of physiological, morphological, and neurochemical heterogeneity, reflecting their diverse functions. Therefore, investigation of interneurons provides important insights into the organization principles and function of neuronal circuits. This, however, requires an integrated physiological and neuroanatomical approach for the selection and identification of individual interneuron types. Whole-cell patch-clamp recording from acute brain slices of transgenic animals, expressing fluorescent proteins under the promoters of interneuron-specific markers, provides an efficient method to target and electrophysiologically characterize intrinsic and synaptic properties of specific interneuron types. Combined with intracellular dye labeling, this approach can be extended with post-hoc morphological and immunocytochemical analysis, enabling systematic identification of recorded neurons. These methods can be tailored to suit a broad range of scientific questions regarding functional properties of diverse types of cortical neurons.

Cortical networks are controlled by a small, but diverse set of inhibitory interneurons. Functional investigation of interneurons therefore requires targeted recording and rigorous identification. Described here is a combined approach involving whole-cell recordings from single or synaptically-coupled pairs of neurons with intracellular labeling, post-hoc morphological and immunocytochemical analysis.

הקלטות תיקון מהדק כל התא מMorphologically- וinterneurons היפוקמפוס זיהה Neurochemically

GABAergic inhibitory interneurons play a central role within neuronal circuits of the brain. Interneurons comprise a small subset of the neuronal ...

A Guide to In vivo Single-unit Recording from Optogenetically Identified Cortical Inhibitory Interneurons

A major challenge in neurophysiology has been to characterize the response properties and function of the numerous inhibitory cell types in the cerebral cortex. We here share our strategy for obtaining stable, well-isolated single-unit recordings from identified inhibitory interneurons in the anesthetized mouse cortex using a method developed by Lima and colleagues1. Recordings are performed in mice expressing Channelrhodopsin-2 (ChR2) in specific neuronal subpopulations. Members of the population are identified by their response to a brief flash of blue light. This technique &#8211; termed &#8220;PINP&#8221;, or Photostimulation-assisted Identification of Neuronal Populations &#8211; can be implemented with standard extracellular recording equipment. It can serve as an inexpensive and accessible alternative to calcium imaging or visually-guided patching, for the purpose of targeting extracellular recordings to genetically-identified cells. Here we provide a set of guidelines for optimizing the method in everyday practice. We refined our strategy specifically for targeting parvalbumin-positive (PV+) cells, but have found that it works for other interneuron types as well, such as somatostatin-expressing (SOM+) and calretinin-expressing (CR+) interneurons.

A Guide to In vivo Single-unit Recording from Optogenetically Identified Cortical Inhibitory Interneurons

Here we describe our strategy for obtaining stable, well-isolated single-unit recordings from identified inhibitory interneurons in the anesthetized mouse cortex. Neurons expressing ChR2 are identified by their response to blue light. The method uses standard extracellular recording equipment, and serves as an inexpensive alternative to calcium imaging or visually-guided patching.

מדריך ל<em&gt; בשנת vivo</em&gt; הקלטה חד-יחידה מקליפת המוח המעכבת interneurons המזוהות Optogenetically

A major challenge in neurophysiology has been to characterize the response properties and function of the numerous inhibitory cell types in the cerebral ...

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method described here enables the investigator to measure long-lasting (from minutes to hours) high-quality intracellular responses from single Drosophila R1-R6 photoreceptors and Large Monopolar Cells (LMCs) to light stimuli. Because the recording system has low noise, it can be used to study variability among individual cells in the fly eye, and how their outputs reflect the physical properties of the visual environment. We outline all key steps in performing this technique. The basic steps in constructing an appropriate electrophysiology set-up for recording, such as design and selection of the experimental equipment are described. We also explain how to prepare for recording by making appropriate (sharp) recording and (blunt) reference electrodes. Details are given on how to fix an intact fly in a bespoke fly-holder, prepare a small window in its eye and insert a recording electrode through this hole with minimal damage. We explain how to localize the center of a cell's receptive field, dark- or light-adapt the studied cell, and to record its voltage responses to dynamic light stimuli. Finally, we describe the criteria for stable normal recordings, show characteristic high-quality voltage responses of individual cells to different light stimuli, and briefly define how to quantify their signaling performance. Many aspects of the method are technically challenging and require practice and patience to master. But once learned and optimized for the investigator's experimental objectives, it grants outstanding in vivo neurophysiological data.

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Sharp microelectrodes enable accurate electrophysiological characterization of photoreceptor and visual interneuron output in living Drosophila. Here we show how to use this method to record high-quality voltage responses of individual cells to controlled light stimulation. This method is ideal for studying neural information processing in insect compound eyes.

שיטת אלקטרו עבור תגובות מתח תאיים הקלטה של<em&gt; תסיסנית</em&gt; קולטני אור ו interneurons יאירו גירויים<em&gt; In vivo</em

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method ...

Visualization of Cortical Modules in Flattened Mammalian Cortices

The cortex of mammalian brains is parcellated into distinct substructures or modules. Cortical modules typically lie parallel to the cortical sheet, and can be delineated by certain histochemical and immunohistochemical methods. In this study, we highlight a method to isolate the cortex from mammalian brains and flatten them to obtain sections parallel to the cortical sheet. We further highlight selected histochemical and immunohistochemical methods to process these flattened tangential sections to visualize cortical modules. In the somatosensory cortex of various mammals, we perform cytochrome oxidase histochemistry to reveal body maps or cortical modules representing different parts of the body of the animal. In the medial entorhinal cortex, an area where grid cells are generated, we utilize immunohistochemical methods to highlight modules of genetically determined neurons which are arranged in a grid-pattern in the cortical sheet across several species. Overall, we provide a framework to isolate and prepare layer-wise flattened cortical sections, and visualize cortical modules using histochemical and immunohistochemical methods in a wide variety of mammalian brains.

This article describes a detailed methodology to obtain flattened tangential sections from mammalian cortices and visualize cortical modules using histochemical and immunohistochemical methods.

ויזואליזציה של מודולי קורטיקליים Cortices יונקים שעברו שיטוח

The cortex of mammalian brains is parcellated into distinct substructures or modules. Cortical modules typically lie parallel to the cortical sheet, and ...