עבודה זו מומן על ידי נוירו-ביו בע מ ברצוננו להודות Ferrati ג'ובאני ד ר ד ר סרג'יו ברוטונדו (נוירו-ביו) הערות, עצות על כתב היד.

מחקרים שנעשו בבעלי חיים כל בוצעו תחת פרוטוקולים שאושרו.
הערה: בחלק זה, רצף השלבים העיקריים שבוצעו במהלך ההליך ניסיוני, מרווח הזמן המוצע הינו מסופק (איור 1). יתר על כן, תיאור צעד אחר צעד של הפרוטוקול בתוספת לוח המחשה, מציג פעולות קריטיות ועד המוח להסרת רקמות המגון לאחר תקופת הדגירה (איור 2). הפרטים לגבי חומרים ו הוראות לבנות את המנגנון ואת השלב שלאחר מכן לניתוח WB הם שתואר לעיל22.
1. כלי ניתוח, Vibratome הגדרות והכנה לטיפול
הערה: בצע את השלבים הבאים לפני תחילת ההליך ניסיוני:
<ol><li>להכין שני שונים מלאכותי מוחי שדרתי נוזלים (aCSFs), אחד משמש את המוח עם פרוסות ותיאר השני לשלב הדגירה כאמור29. בקצרה, ריכוז העבודה (ב mmol) aCSFs שני מיועדים כלנית חדד "חותך": 120 NaCl, 5 אשלגן כלורי, 20 NaHCO3, 2.4 CaCl2, 2 MgSO4, 1.2 ח'2PO4ו- 10 גלוקוז; 6.7 HEPES מלח וחומצה HEPES 3.3; pH: 7.1. זמן כלנית חדד "רישום": 124 NaCl, 3.7 אשלגן כלורי, 26 NaHCO3, 2 CaCl2, 1.3 MgSO4, 1.3 ח'2PO4ו גלוקוז 10; pH: 7.1.</li>
	<li>מערבבים היטב את הפתרונות ואז לשים קרח, חמצן של כלנית חדד עם פרוסות על מנת שיהיה קר בעת הסרת את המוח ואת חלוקתה עוקבות. לשמור בטמפרטורת החדר (RT), אספקת חמצן חנה המבר ההקלטה.</li>
	<li>מניחים את המכשירים מתחת למכסה המנוע לנתיחה עבור הסרת עריפת ראש ומוח, קרי, גיליוטינה, ערכת חיתוך כירורגי (מספריים, מלקחיים, להבים), מרית.</li>
	<li>הגדר את פרמטרי vibratome על-ידי בחירת פרוסה בעובי (300 מיקרומטר בהכנה זו) ואת התדירות-7 ואת המהירות ב-6. הוספת תא vibratome בחלל המתאים שלה, להקיף אותו עם קרח.</li>
	<li>. פתח את הברז carbogen (95% או2, 5% CO2) לחמצן את "חיתוך" (חנה המבר) במהלך חלוקתה המוח בחר את קצב זרימה מינימלית, סביב 2 mL/min.</li>
	<li>קח שני צינורות 15-mL כדי להכין את התנאים כדי לבדוק. הוסף בשפופרת אחת 10 מיליליטר "רישום" כלנית חדד לבד (קבוצת הביקורת) וב -האחר, 10 מ"ל של כלנית חדד"רישום"מועשר T30-ריכוז של 2 מיקרומטר (קבוצת מטופלים). מערבולת שני צינורות, לשמור אותם על קרח עד השימוש בהם במסגרת שלב הכנת ההתקנה (סעיף 3).</li>
</ol>2. הרדמה, המוח החילוץ וחלוקת
הערה: במחקר זה, 9 פראי סוג P14 הגברית Wistar חולדות שימשו. המוח החילוץ וחלוקת הבאים מהווים חלק הכרחי של הפרוטוקול מאז הם במהירות לבצע (במרחק של 10 דקות) על מנת למנוע או לפחות להאט תהליכי ניוון רקמות.
<ol><li>להוסיף 1.5 מ ל 100% w/w של איזופלוריין על שכבה כותנה אל החדר אינדוקציה, למקם את. החיה בפנים, סגור את המכסה. המתן עד החיה עמוק הוא מורדם, המאשרת רפלקס פדלים, העדר, אז לכרות את החיה באמצעות הגיליוטינה.</li>
	<li>. תמשיך הראש של החיה בתוך סיר המכילה קרח לחבר חנה המבר במהלך השלב הסרת המוח (איור 2 א -C).</li>
	<li>תחתכי את העור על פני הגולגולת עם להב כירורגי, ואז לחתוך את הגולגולת באמצעות מספריים בעקבות האמצע, מן החלק האחורי והמשך anteriorly עד שהגיע העצם מעל מכשול (איור 2 א).</li>
	<li>משוך רוחבית שני הצדדים של הגולגולת בעזרת זוג מלקחיים כדי לקבל גישה אל המוח (איור 2B). הכנס מרית ventrally אל המוח, סקופ בעדינות החוצה, ושומרים את שזה להתייבש תוך קר כקרח יצחק "חותך" גרגיר במשך כ 5 דקות (איור 2C).</li>
	<li>תשליך את המוח על נייר סינון, לחתוך את המוח הקטן באמצעות להב (איור דו-ממדי). הדבק את המוח בצורה אנכית על הדיסק vibratome להוסיפו בתוך החדר אופטים, למלא אותו קר כקרח "חותך" כלנית חדד ו לספק חמצן (2E איור).</li>
	<li>. להתאים את מרווח חיתוך ולהמשיך חלוקתה המוח (2F איור). לאסוף את הסעיפים המכיל אזור מעניינים, כמו מחצה המדיאלי (MS), פס אלכסוני של ברוקה (DBB) ולאחר הסובסטנציה innominata (SI), כפי שתואר לעיל22. מלמעלה למטה, שלוש פרוסות להכיל את rostral (R), בינוני (I), (ג) סימטרית, חלק BF (איור 2G).</li>
	<li>לחלק לאורך קו האמצע כל מקטע עם מספריים קטנות, קבלת שני סימונים hemislices (איור 2 H), משמש בנפרד הפיקוח ואת תנאי שטופלו על אותו מישור אנטומיים.</li>
	<li>לשמור את hemisections בבית הבליעה vibratome למשך 5-10 דקות, ולאחר מכן להעביר אותם באמצעות פיפטה מזכוכית לתוך סיר מבעבע המכיל הקלטה כלנית חדד. שמור ב RT כ 30 דקות כדי להתאושש.</li>
	<li>למלא, בינתיים, שלוש מבחנות זכוכית עם 3 מ"ל של הקלטה חנה המבר לבד (בעבר להכין בשלב 1.6 עבור קבוצת הביקורת), שלוש מבחנות עם 3 מ של חנה המבר מועשר T30 (בעבר להכין בשלב 1.6) עבור קבוצת מטופלים.</li>
</ol>3. הגדרת הכנה
<ol><li>להעביר את hemisections לתוך צלוחיות זכוכית המתאימים שלהם (איור 2I) על מנת לקבל שלושה hemislices רצופים (כולל אזור BF rostral ביניים, סימטרית) עבור קבוצת הביקורת (מסגרת ירוקה, איור 2J) שלהם התאמת עמיתיהם עבור קבוצת מטופלים (מסגרת אדומה, איור 2J).</li>
	<li>העברה על רקמת המוח עם שתי מברשות שונות, אחת hemislices שליטה והשניה עבור עמיתיהם שטופלו, כדי למנוע כל זיהום בין תנאי.</li>
	<li>חותם כל בקבוקון זכוכית עם מכסה המתאים, מציגים את המחט oxygenating (21 גרם) (דמות 2J). לחבר את הצינור הראשי של המנגנון המקור carbogen (איור 2 K). לספק חמצן hemislices לאורך כל תקופת הדגירה עם קצב זרימה מינימלית של 2 מ לדקה על מנת למנוע כל תנועה של רקמת המוח, פגיעה מכנית אפשרית במהלך הניסוי. תתחיל הדגירה 5 שעות. בצע את השלבים 3.1-3.3 בתוך 5 דקות. הערה: סימון לעתים קרובות (כל 15-20 דקות) אם החמצן המסופקת לתוך כל הבקבוקונים, כי הזרימה שלו לא זזה הרקמה מלמטה.</li>
</ol>4. דוגמת המגון
<ol><li>מפסיקים את זרימת החמצן לאחר הדגירה ולהסיר את כל המכסים הבקבוקונים. להעביר את hemislices, באמצעות מברשות נכונה, לתוך צינורות 1.5 mL המכיל 250 µL מאגר פירוק, שמירה על הצינורות על קרח (איור 2 L). כדי להפוך את פירוק מאגר, לערבב PBS 1 x עם קוקטיילים מעכבי פוספטאז, פרוטאז מדולל-מטריים, והן homogenize הרקמה עם בקווקז שונים למניעת זיהום בין הדגימות. להשלים את פעולות אלה תוך 10-15 דקות.</li>
	<li>Centrifuge המוח lysate-1000 g x עבור 5 דקות ב 4 º C. להעביר את תגובת שיקוע לתוך צינורות חדשים, שומרים את הדגימות ב-80 מעלות צלזיוס.</li>
</ol>5. קריאה של חלבונים ריכוז וניתוח תספיג חלבון
<ol><li>לקבוע את ריכוז חלבון כל דגימה, לאחר מכן להכין את aliquots לניתוח תספיג כפי שתואר לעיל22.</li>
	<li>לבצע ניתוח סטטיסטי כדי להעריך את השפעת הטיפול על ביטוי חלבון.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Braak, H., Braak, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuropathological+stageing+of+Alzheimer-related+changes.">Neuropathological stageing of Alzheimer-related changes.</a> Acta Neuropathologica. 82 (4), 239-259 (1991).</li><li>Schliebs, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Basal+forebrain+cholinergic+dysfunction+in+Alzheimer's+disease--interrelationship+with+beta-amyloid,+inflammation+and+neurotrophin+signaling.">Basal forebrain cholinergic dysfunction in Alzheimer's disease--interrelationship with beta-amyloid, inflammation and neurotrophin signaling.</a> Neurochemical Research. 30 (6-7), 895-908 (2005).</li><li>Schmitz, T. W., 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=Basal+forebrain+degeneration+precedes+and+predicts+the+cortical+spread+of+Alzheimer's+pathology.">Basal forebrain degeneration precedes and predicts the cortical spread of Alzheimer's pathology.</a> Nature Communications. 7, 13249 (2016).</li><li>Fjell, A. M., McEvoy, L., Holland, D., Dale, A. M., Walhovd, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+is+normal+in+normal+aging?+Effects+of+aging,+amyloid+and+Alzheimer's+disease+on+the+cerebral+cortex+and+the+hippocampus.">What is normal in normal aging? Effects of aging, amyloid and Alzheimer's disease on the cerebral cortex and the hippocampus.</a> Progress in neurobiology. 117, 20-40 (2014).</li><li>Kov&#225;cs, T., Cairns, N. J., Lantos, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+centres+in+Alzheimer's+disease:+olfactory+bulb+is+involved+in+early+Braak's+stages.">Olfactory centres in Alzheimer's disease: olfactory bulb is involved in early Braak's stages.</a> Neuroreport. 12 (2), 285-288 (2001).</li><li>Winblad, B., 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=Defeating+Alzheimer's+disease+and+other+dementias:+a+priority+for+European+science+and+society.">Defeating Alzheimer's disease and other dementias: a priority for European science and society.</a> The Lancet Neurology. 15 (5), 455-532 (2016).</li><li>Herrup, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+case+for+rejecting+the+amyloid+cascade+hypothesis.">The case for rejecting the amyloid cascade hypothesis.</a> Nat Neurosci. 18 (6), 794-799 (2015).</li><li>De Strooper, B., Karran, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Cellular+Phase+of+Alzheimer's+Disease.">The Cellular Phase of Alzheimer's Disease.</a> Cell. 164 (4), 603-615 (2016).</li><li>Scheltens, P., 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=Alzheimer's+disease.">Alzheimer's disease.</a> Lancet. 388 (10043), 505-517 (2016).</li><li>Arendt, T., Br&#252;ckner, M. K., Lange, M., Bigl, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+acetylcholinesterase+and+butyrylcholinesterase+in+Alzheimer's+disease+resemble+embryonic+development-A+study+of+molecular+forms.">Changes in acetylcholinesterase and butyrylcholinesterase in Alzheimer's disease resemble embryonic development-A study of molecular forms.</a> Neurochemistry International. 21 (3), 381-396 (1992).</li><li>Auld, D. S., Kornecook, T. J., Bastianetto, S., Quirion, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alzheimer's+disease+and+the+basal+forebrain+cholinergic+system:+relations+to+&#946;-amyloid+peptides,+cognition,+and+treatment+strategies.">Alzheimer's disease and the basal forebrain cholinergic system: relations to &#946;-amyloid peptides, cognition, and treatment strategies.</a> Progress in Neurobiology. 68 (3), 209-245 (2002).</li><li>Arendt, T., Bruckner, M. K., Morawski, M., Jager, C., Gertz, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+neurone+loss+in+Alzheimer's+disease:+cortical+or+subcortical?.">Early neurone loss in Alzheimer's disease: cortical or subcortical?.</a> Acta Neuropathol Commun. 3, 10 (2015).</li><li>Mesulam, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Cholinergic+Lesion+of+Alzheimer's+Disease:+Pivotal+Factor+or+The+Cholinergic+Lesion+of+Alzheimer's+Disease:+Pivotal+Factor+or+Side+Show?.">The Cholinergic Lesion of Alzheimer's Disease: Pivotal Factor or The Cholinergic Lesion of Alzheimer's Disease: Pivotal Factor or Side Show?.</a> Learn Mem. , 43-49 (2004).</li><li>Schliebs, R., Arendt, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+cholinergic+system+in+aging+and+neuronal+degeneration.">The cholinergic system in aging and neuronal degeneration.</a> Behavioural Brain Research. 221 (2), 555-563 (2011).</li><li>Mesulam, M. M., Mufson, E. J., Wainer, B. H., Levey, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Central+cholinergic+pathways+in+the+rat:+An+overview+based+on+an+alternative+nomenclature+(Ch1-Ch6).">Central cholinergic pathways in the rat: An overview based on an alternative nomenclature (Ch1-Ch6).</a> Neuroscience. 10 (4), 1185-1201 (1983).</li><li>Mesulam, M., Mufson, E. J., Levey, A. I., Wainer, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cholinergic+innervation+of+cortex+by+the+basal+forebrain:+cytochemistry+and+cortical+connections+of+the+septal+area,+diagonal+band+nuclei,+nucleus+basalis+(substantia+innominata),+and+hypothalamus+in+the+rhesus+monkey.">Cholinergic innervation of cortex by the basal forebrain: cytochemistry and cortical connections of the septal area, diagonal band nuclei, nucleus basalis (substantia innominata), and hypothalamus in the rhesus monkey.</a> J Comp Neurol. 214 (2), 170-197 (1983).</li><li>Greenfield, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discovering+and+targeting+the+basic+mechanism+of+neurodegeneration:+The+role+of+peptides+from+the+C-terminus+of+acetylcholinesterase:+Non-hydrolytic+effects+of+ache:+The+actions+of+peptides+derived+from+the+C-terminal+and+their+relevance+to+neurodegenerat.">Discovering and targeting the basic mechanism of neurodegeneration: The role of peptides from the C-terminus of acetylcholinesterase: Non-hydrolytic effects of ache: The actions of peptides derived from the C-terminal and their relevance to neurodegenerat.</a> Chemico-Biological Interactions. 203 (3), 543-546 (2013).</li><li>Garcia-Rat&#233;s, S., 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=(I)+Pharmacological+profiling+of+a+novel+modulator+of+the+&#945;7+nicotinic+receptor:+Blockade+of+a+toxic+acetylcholinesterase-derived+peptide+increased+in+Alzheimer+brains.">(I) Pharmacological profiling of a novel modulator of the &#945;7 nicotinic receptor: Blockade of a toxic acetylcholinesterase-derived peptide increased in Alzheimer brains.</a> Neuropharmacology. 105, 487-499 (2016).</li><li>Eimerl, S., Schramm, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+quantity+of+calcium+that+appears+to+induce+neuronal+death.">The quantity of calcium that appears to induce neuronal death.</a> Journal of neurochemistry. 62 (3), 1223-1226 (1994).</li><li>Greenfield, S., Vaux, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Commentary+Parkinson's+Disease,+Alzheimer's+Disease+and+Motor+Neurone+Disease:+Identifying+a+Common+Mechanism.">Commentary Parkinson's Disease, Alzheimer's Disease and Motor Neurone Disease: Identifying a Common Mechanism.</a> Science. 113 (3), 485-492 (2002).</li><li>Badin, A. S., Morrill, P., Devonshire, I. M., Greenfield, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=(II)+Physiological+profiling+of+an+endogenous+peptide+in+the+basal+forebrain:+Age-related+bioactivity+and+blockade+with+a+novel+modulator.">(II) Physiological profiling of an endogenous peptide in the basal forebrain: Age-related bioactivity and blockade with a novel modulator.</a> Neuropharmacology. 105, 47-60 (2016).</li><li>Brai, E., Stuart, S., Badin, A. -. S., Greenfield, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Novel+Ex+Vivo+Model+to+Investigate+the+Underlying+Mechanisms+in+Alzheimer's+Disease.">A Novel Ex Vivo Model to Investigate the Underlying Mechanisms in Alzheimer's Disease.</a> Frontiers in Cellular Neuroscience. 11, 291 (2017).</li><li>Cho, S., Wood, A., Bowlby, 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=Brain+slices+as+models+for+neurodegenerative+disease+and+screening+platforms+to+identify+novel+therapeutics.">Brain slices as models for neurodegenerative disease and screening platforms to identify novel therapeutics.</a> Current neuropharmacology. 5 (1), 19-33 (2007).</li><li>Humpel, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organotypic+brain+slice+cultures:+A+review.">Organotypic brain slice cultures: A review.</a> Neuroscience. 305, 86-98 (2015).</li><li>Sakmann, B., Neher, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patch+clamp+techniques+for+studying+ionic+channels+in+excitable+membranes.">Patch clamp techniques for studying ionic channels in excitable membranes.</a> Annual review of physiology. 46, 455-472 (1984).</li><li>Jensen, M. S., Lambert, J. D. C., Johansen, F. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+recordings+from+rat+hippocampus+slices+following+in+vivo+brain+ischemia.">Electrophysiological recordings from rat hippocampus slices following in vivo brain ischemia.</a> Brain Research. 554 (1-2), 166-175 (1991).</li><li>Ferrati, G., Martini, F. J., Maravall, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Presynaptic+Adenosine+Receptor-Mediated+Regulation+of+Diverse+Thalamocortical+Short-Term+Plasticity+in+the+Mouse+Whisker+Pathway.">Presynaptic Adenosine Receptor-Mediated Regulation of Diverse Thalamocortical Short-Term Plasticity in the Mouse Whisker Pathway.</a> Frontiers in Neural Circuits. 10, 1-9 (2016).</li><li>Grinvald, A., Hildesheim, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=VSDI:+a+new+era+in+functional+imaging+of+cortical+dynamics.">VSDI: a new era in functional imaging of cortical dynamics.</a> Nature Reviews Neuroscience. 5 (11), 874-885 (2004).</li><li>Badin, A. S., John, E., Susan, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+spatio-temporal+bioactivity+of+a+novel+peptide+revealed+by+optical+imaging+in+rat+orbitofrontal+cortex+in+vitro:+Possible+implications+for+neurodegenerative+diseases.">High-resolution spatio-temporal bioactivity of a novel peptide revealed by optical imaging in rat orbitofrontal cortex in vitro: Possible implications for neurodegenerative diseases.</a> Neuropharmacology. 73, 10-18 (2013).</li><li>Greenfield, S. A., Badin, A. S., Ferrati, G., Devonshire, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+imaging+of+the+rat+brain+suggests+a+previously+missing+link+between+top-down+and+bottom-up+nervous+system+function.">Optical imaging of the rat brain suggests a previously missing link between top-down and bottom-up nervous system function.</a> Neurophotonics. 4, 31213 (2017).</li><li>Opitz-Araya, X., Barria, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organotypic+hippocampal+slice+cultures.">Organotypic hippocampal slice cultures.</a> Journal of visualized experiments: JoVE. (48), (2011).</li><li>Gong, C. -. X., Lidsky, T., Wegiel, J., Grundke-Iqbal, I., Iqbal, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolically+active+rat+brain+slices+as+a+model+to+study+the+regulation+of+protein+phosphorylation+in+mammalian+brain.">Metabolically active rat brain slices as a model to study the regulation of protein phosphorylation in mammalian brain.</a> Brain Research Protocols. 6 (3), 134-140 (2001).</li></ol>

המחברים מצהירים אינטרסים כלכליים מתחרים. סוזן א גרינפילד הוא מייסד נשיא מוגבלת נוירו-ביו, חברה בבעלות פרטית, מחזיק במניות החברה. כוח המוח עמנואלה, אנטונלה Cogoni עובדים של נוירו-ביו בע מ

ההיבט העיקרי של פרוטוקול זה, המבוסס על טכניקת המוח ומבוססת ex-vivo , מאפשר לבחון באופן סינכרוני שני hemislices סימונים, המתקבל אותו מישור אנטומיים, ניטור התגובה שלהם לאחר היישום של ספציפי תנאי (לשלוט או לטפל); זה מציע לכן פרדיגמה נסיונית מבוקר חזק ככל האפשר. האפשרות של הערכת פעם, מינון-ו באופן ס?...

המודעה היא שמחלה כרונית המאופיינת על ידי ליקוי ניווניות הדרגתית להשפיע על אזורים שונים במוח, כגון entorhinal קליפת (EC), BF, ההיפוקמפוס (HC) וכן הריח הנורה (אבוב)1,2,3, 4,5. כך שהאח של AD התפתחות להוביל ירידה קוגניטיבית מתקדמת, גורם מחלה זו הצורה הנפוצה ביותר של דמנציה, והיוו כ-70% של המקרים כל6. למרות ניסיונות נרחב להבין בשלבים הראשונים גורם לספירה, אין כרגע אינדיקציה ניסיוני מוגדר שחקרתי אותם. בנוסף, התיאוריה המקובלת ביותר - "עמילואיד ההשערה" - נחקרת יותר ויותר מאז הוא אינו מספק פרופיל מלא להסביר את pathobiology לספירה, ולא מטרה התרופות הוכיח יעילות7,8 ,9.
תיאוריה חלופית אשר מקבל תשומת לב גדלה והולכת מרמז כי המנגנון הראשוני המתרחשים במהלך הקשורים ניוון מוחיים הקשורים מקבץ עצביים רגישים בעיקר לספירה3,10,11 , 12 , 13 , 14. רכזת הסלולר הטרוגנית זו הקיפה במסגרת הפרויקטים BF, המוח האמצעי, גזע המוח, באזורים מרובים, כגון ה EC, HC ו- OB15,16. למרות המגוון שלה מורפולוגיה עצביים, סינתזה נוירוטרנסמיטר, הגרעין של תאים משתף תכונה נפוצה לבטא כאב, אשר יכול להיות גם של פונקציה אנזימטי17,18. התפקיד-קלאסי זה כמו רומן איתות מולקולה שמתווכת סידן (Ca2 +) מזרימה נוירונים אשר יכול לחוות אירועים עם מחלות או רעילים ביחס במינון2 + Ca, זמינות ו עצביים בגיל17,18 , 19.
במהלך הקשורים ניוון מוחיים, אובדן תאי שנצפה יכול להיות לכן קשור עם זה פונקציה שאינה אנזימטי17,18,20, אשר אינה משרתת פפטיד 30mer (T30) ביקע מ כאב קרבוקסילי 20. בקנה אחד עם תוצאות קודמות, נישא על תרבית תאים וההכנות אופטי הדמיה18,21 , הפגנו, באמצעות גישה חדשנית המבוססת על שמחוץ עכברוש המוח פרוסות המכילות מבנים BF, שהביאה T30 המודעה דמוי22. באופן ספציפי, מתודולוגיה חדשה זו מציעה תרחיש פיזיולוגית יותר מאשר תרבית תאים מאז זה משמר רבים מהמאפיינים של רקמות ללא פגע, ועד אנטומי שימור המעגלים, גם אם עבור חלון זמן של שעות. אנחנו מוחלים פרוטוקול זה לחקור את האירועים המתרחשים במהלך השלבים המוקדמים של הקשורים ניוון מוחיים, ניטור התגובה חריפה עם יישום T30.
למרות גוף גדול של הספרות על משתמש במוח פרוסות לחקור מסלולים מולקולריים נרמז נזקים עצביים או23,נוירוג'נסיס24, פרוטוקול זה מספק בפעם הראשונה מיידי יותר, רגיש הקריא בהשוואה לשימוש משותף של פרוסות organotypic. עם זאת, כפי שקורה organotypic מקטעים המוח, הליך חריפה פרוסה יכול גם להיות מאומץ למספר מטרות, כגון הערכת neuroprotective או מולקולות העצבים, גילוי ראשוני השינויים המולקולריים המתרחשים תהליך ספציפי, immunohistochemical ניתוח ולאחר מבחני תרופתי על מערכת העצבים המרכזית הקשורים פתולוגיות.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Sodium chloride (NaCl)</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Germany</td>
			<td>S7653</td>
			<td>Reagent for aCSF preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium chloride (KCl)</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Germany</td>
			<td>P9333</td>
			<td>Reagent for aCSF preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate (NaHCO3)</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Germany</td>
			<td>S5761</td>
			<td>Reagent for aCSF preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium sulphate heptahydrate (MgSO4 (7H2O))</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Germany</td>
			<td>63138</td>
			<td>Reagent for aCSF preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium phosphate monobasic (KH2PO4)</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Germany</td>
			<td>P5655</td>
			<td>Reagent for aCSF preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hepes salt</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Germany</td>
			<td>H7006</td>
			<td>Reagent for aCSF preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hepes acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Germany</td>
			<td>H3375</td>
			<td>Reagent for aCSF preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Germany</td>
			<td>G7528</td>
			<td>Reagent for aCSF preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium chloride dehydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Germany</td>
			<td>223506</td>
			<td>Reagent for aCSF preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T30 peptide</td>
			<td>Genosphere Biotechnologies, France</td>
			<td></td>
			<td>AChE-derived peptide tested</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical dissecting kit</td>
			<td>World Precision Instruments, USA</td>
			<td>Item #: MOUSEKIT</td>
			<td>Brain removal step</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical blades</td>
			<td>Swann-Morton, UK</td>
			<td>BS 2982</td>
			<td>Brain removal step</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter paper</td>
			<td>Fisher Scientific, USA</td>
			<td>11566873</td>
			<td>Brain preparation for slicing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glue</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Brain preparation for slicing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vibratome</td>
			<td>Leica, Germany</td>
			<td>VT1000 S</td>
			<td>Slicing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brushes</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Tissue handling</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen canister</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Sectioning and incubation phase</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1x Phosphate buffer saline (PBS)</td>
			<td>Fisher Scientific, USA</td>
			<td>BP2438-4</td>
			<td>Homogenization step</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphatase inhibitors</td>
			<td>Fisher Scientific, USA</td>
			<td>1284-1650</td>
			<td>Homogenization step</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protease inhibitors</td>
			<td>Roche complete PIC, USA</td>
			<td>4693116001</td>
			<td>Homogenization step</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pestles</td>
			<td>Starlab, UK</td>
			<td>I1415-5390</td>
			<td>Homogenization step</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pierce 660 nm Protein Assay</td>
			<td>Thermo Scientific, USA</td>
			<td>22660</td>
			<td>Protein concentration</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an alternative approach to study primary events in neurodegeneration using ex vivo rat brain slices

למרות מחקרים רבים המנסים לפתח מודלים אמינים בעלי חיים אשר המשקף העיקרית תהליכים הקשורים ניוון מוחיים הבסיסית, מעטים התקבלו באופן נרחב. כאן, אנו מציעים הליך חדש מקורי ידועים שמחוץ המוח פרוסה הטכניקה, אשר מציעה יישום קרוב ויוו-כמו לתרחיש יותר במבחנה הכנות, על חקירת האירועים בתחילת מפעילה ניוון תאים, כמו נצפתה מחלת אלצהיימר (AD). וריאציה זו כוללת צעדים לשחזור בקלות ופשוט, המאפשר שימור cytoarchitecture האנטומי של האזור שנבחר המוח ופונקציונליות המקומית שלה וחשש פיזיולוגיים. ניתן להשיג במגוון תחומים אנטומיים המוח באותו, מתן האפשרות לבצע ניסויים מרובים עם הטיפולים המדובר האתר - מינון-, באופן תלוי-זמן. מגבלות פוטנציאליים, אשר עלול להשפיע על התוצאות הקשורות מתודולוגיה זו קשורים שימור הרקמה, קרי, שמירה על שלמותה אנטומי במהלך השלבים הדגירה וגזירה, העובי סעיף, אשר יכול להשפיע על הניתוח הביוכימי ו- immunohistochemical. גישה זו יכולה להיות מועסק למטרות שונות, כגון חקר המנגנונים המולקולריים המעורבים בתנאים פיזיולוגיים או פתולוגית, והתרופות הקרנה או מבחני מנה-תגובה. לבסוף, פרוטוקול זה גם יכול להפחית את מספר בעלי חיים המועסקים במחקרים התנהגותיים. היישום דיווחו כאן שתוארו לאחרונה ובדק בפעם הראשונה ב- ex-vivo עכברוש המוח פרוסות המכילות הקדמי הבזליים (BF), אשר הוא אחד האזורים במוח מושפע בעיקר לספירה. באופן ספציפי, זה הוכח כי הממשל של פפטיד רעילים שמקורם את קצה קרבוקסילי של אצטילכולין אסטראז (AChE) יכול לבקש פרופיל כמו AD, מפעילה, לאורך ציר גישה antero-אחוריים BF, ביטוי דיפרנציאלי של חלבונים שינו לספירה, כגון הקולטן nicotinic alpha7 (α7-nAChR), phosphorylated טאו (p-טאו), עמילואיד ביתא (Aβ).

פרוטוקול המובאת כאן מציין כי הממשל של פפטיד רעילים, T30, שמחליש באופן תלוי-אתר הביטוי של α7-nAChR, p-טאו, ו Aβ במקטעים המכילים BF (איור 3 א). הקולטן nicotinic מציג עלייה משמעותית hemislice rostral שטופלו לעומת המקביל שליטה (פרוסה 1, p = 0.0310) (איור 3B), בעוד הפרוסה...

Watch this Scientific Journal Video about An Alternative Approach to Study Primary Events in Neurodegeneration Using Ex Vivo Rat Brain Slices at JoVE.com

An Alternative Approach to Study Primary Events in Neurodegeneration Using Ex Vivo Rat Brain Slices

אנו מציגים שיטה אשר יכול לספק עוד תובנות האירועים בתחילת שבבסיס הקשורים ניוון מוחיים, המבוססת על הטכניקה המוח הוקמה לשעבר-vivo , המשלב את היתרונות של ניסויים ב- vivo ו- in vitro לקשרי . יתר על כן, הוא מייצג הזדמנות ייחודית השוואה ישירה של קבוצת טיפול ללא טיפול באותו מישור אנטומיים.

גישה חלופית ללמוד העיקרי אירועים הקשורים ניוון מוחיים לשעבר Vivo עכברוש המוח בפרוסות

Despite&#160;numerous studies that attempt to develop reliable animal models&#160;which reflecting the primary processes underlying neurodegeneration, ...

an-alternative-approach-to-study-primary-events-neurodegeneration

Research

JoVE Journal

Neuroscience

An Alternative Approach to Study Primary Events in Neurodegeneration Using Ex Vivo Rat Brain Slices

6.8K Views.  Culham Science Centre. אנו מציגים שיטה אשר יכול לספק עוד תובנות האירועים בתחילת שבבסיס הקשורים ניוון מוחיים, המבוססת על הטכניקה המוח הוקמה לשעבר-vivo , המשלב את היתרונות של ניסויים ב- vivo ו- in vitro לקשרי . יתר על כן, הוא מייצג הזדמנות ייחודית השוואה ישירה של קבוצת טיפול ללא טיפ?...

Video: An Alternative Approach to Study Primary Events in Neurodegeneration Using Ex Vivo Rat Brain Slices

In vivo Laser Axotomy in C. elegans

Neurons communicate with other cells via axons and dendrites, slender membrane extensions that contain pre- or post-synaptic specializations. If a neuron is damaged by injury or disease, it may regenerate. Cell-intrinsic and extrinsic factors influence the ability of a neuron to regenerate and restore function. Recently, the nematode C. elegans has emerged as an excellent model organism to identify genes and signaling pathways that influence the regeneration of neurons1-6. The main way to initiate neuronal regeneration in C. elegans is laser-mediated cutting, or axotomy. During axotomy, a fluorescently-labeled neuronal process is severed using high-energy pulses. Initially, neuronal regeneration in C. elegans was examined using an amplified femtosecond laser5. However, subsequent regeneration studies have shown that a conventional pulsed laser can be used to accurately sever neurons in vivo and elicit a similar regenerative response1,3,7.
We present a protocol for performing in vivo laser axotomy in the worm using a MicroPoint pulsed laser, a turnkey system that is readily available and that has been widely used for targeted cell ablation. We describe aligning the laser, mounting the worms, cutting specific neurons, and assessing subsequent regeneration. The system provides the ability to cut large numbers of neurons in multiple worms during one experiment. Thus, laser axotomy as described herein is an efficient system for initiating and analyzing the process of regeneration.

In vivo Laser Axotomy in C. elegans

A protocol to cut neurons in C. elegans with a MicroPoint pulsed laser is presented. We describe setting up the system, immobilizing worms, and severing labeled neurons. Advantages include a relatively low-cost system and the ability to sever neuronal processes or ablate cells in vivo.

בשנת vivo לייזר Axotomy ב C. elegans

Neurons communicate with other cells via axons and dendrites, slender membrane extensions that contain pre- or post-synaptic specializations. If a neuron ...

A Rapid Approach to High-Resolution Fluorescence Imaging in Semi-Thick Brain Slices

A fundamental goal to both basic and clinical neuroscience is to better understand the identities, molecular makeup, and patterns of connectivity that are characteristic to neurons in both normal and diseased brain. Towards this, a great deal of effort has been placed on building high-resolution neuroanatomical maps1-3. With the expansion of molecular genetics and advances in light microscopy has come the ability to query not only neuronal morphologies, but also the molecular and cellular makeup of individual neurons and their associated networks4. Major advances in the ability to mark and manipulate neurons through transgenic and gene targeting technologies in the rodent now allow investigators to 'program' neuronal subsets at will5-6. Arguably, one of the most influential contributions to contemporary neuroscience has been the discovery and cloning of genes encoding fluorescent proteins (FPs) in marine invertebrates7-8, alongside their subsequent engineering to yield an ever-expanding toolbox of vital reporters9. Exploiting cell type-specific promoter activity to drive targeted FP expression in discrete neuronal populations now affords neuroanatomical investigation with genetic precision.
Engineering FP expression in neurons has vastly improved our understanding of brain structure and function. However, imaging individual neurons and their associated networks in deep brain tissues, or in three dimensions, has remained a challenge. Due to high lipid content, nervous tissue is rather opaque and exhibits auto fluorescence. These inherent biophysical properties make it difficult to visualize and image fluorescently labelled neurons at high resolution using standard epifluorescent or confocal microscopy beyond depths of tens of microns. To circumvent this challenge investigators often employ serial thin-section imaging and reconstruction methods10, or 2-photon laser scanning microscopy11. Current drawbacks to these approaches are the associated labor-intensive tissue preparation, or cost-prohibitive instrumentation respectively.
Here, we present a relatively rapid and simple method to visualize fluorescently labelled cells in fixed semi-thick mouse brain slices by optical clearing and imaging. In the attached protocol we describe the methods of: 1) fixing brain tissue in situ via intracardial perfusion, 2) dissection and removal of whole brain, 3) stationary brain embedding in agarose, 4) precision semi-thick slice preparation using new vibratome instrumentation, 5) clearing brain tissue through a glycerol gradient, and 6) mounting on glass slides for light microscopy and z-stack reconstruction (Figure 1).
For preparing brain slices we implemented a relatively new piece of instrumentation called the 'Compresstome' VF-200 (http://www.precisionary.com/products_vf200.html). This instrument is a semi-automated microtome equipped with a motorized advance and blade vibration system with features similar in function to other vibratomes. Unlike other vibratomes, the tissue to be sliced is mounted in an agarose plug within a stainless steel cylinder. The tissue is extruded at desired thicknesses from the cylinder, and cut by the forward advancing vibrating blade. The agarose plug/cylinder system allows for reproducible tissue mounting, alignment, and precision cutting. In our hands, the 'Compresstome' yields high quality tissue slices for electrophysiology, immunohistochemistry, and direct fixed-tissue mounting and imaging. Combined with optical clearing, here we demonstrate the preparation of semi-thick fixed brain slices for high-resolution fluorescent imaging.

Here we describe a rapid and simple method to image fluorescently labeled cells in semi-thick brain slices. By fixing, slicing, and optically clearing brain tissue we describe how standard epifluorescent or confocal imaging can be used to visualize individual cells and neuronal networks within intact nervous tissue.

גישה מהירה הדמיה ברזולוציה גבוהה הקרינה חצי עבה פרוסות המוח

A fundamental goal to both basic and clinical neuroscience is to better understand the identities, molecular makeup, and patterns of connectivity that are ...

GABA-activated Single-channel and Tonic Currents in Rat Brain Slices

The GABAA channels are present in all neurons and are located both at synapses and outside of synapses where they generate phasic and tonic currents, respectively 4,5,6,7 The GABAA channel is a pentameric GABA-gated chloride channel. The channel subunits are grouped into 8 families (&alpha;1-6, &beta;1-3, &gamma;1-3, &delta;, &#949;, &theta;, &pi; and &rho;). Two alphas, two betas and one 3rd subunit form the functional channel 8. By combining studies of sub-type specific GABA-activated single-channel molecules with studies including all populations of GABAA channels in the neuron it becomes possible to understand the basic mechanism of neuronal inhibition and how it is modulated by pharmacological agents.
We use the patch-clamp technique 9,10 to study the functional properties of the GABAA channels in alive neurons in hippocampal brain slices and record the single-channel and whole-cell currents. We further examine how the channels are affected by different GABA concentrations, other drugs and intra and extracellular factors. For detailed theoretical and practical description of the patch-clamp method please see The Single-Channel Recordings edited by B Sakman and E Neher 10.

We use the patch-clamp technique to measure GABA-activated single-channel currents (GABAA channels, GABAA receptors) and the synaptic and tonic currents they generate in neurons. Activation of the channels decreases neuronal excitability in health and disease 1,2,3,4.

GABA המופעל זרמים ערוץ בודד וטוניק פרוסות המוח עכברוש

The GABAA channels are present in all neurons and are located both at synapses and outside of synapses where they generate phasic and tonic currents, ...

Methods for Study of Neuronal Morphogenesis: Ex vivo RNAi Electroporation in Embryonic Murine Cerebral Cortex

The cerebral cortex directs higher cognitive functions. This six layered structure is generated in an inside-first, outside-last manner, in which the first born neurons remain closer to the ventricle while the last born neurons migrate past the first born neurons towards the surface of the brain1. In addition to neuronal migration2, a key process for normal cortical function is the regulation of neuronal morphogenesis3. While neuronal morphogenesis can be studied in vitro in primary cultures, there is much to be learned from how these processes are regulated in tissue environments.
We describe techniques to analyze neuronal migration and/or morphogenesis in organotypic slices of the cerebral cortex4,6. A pSilencer modified vector is used which contains both a U6 promoter that drives the double stranded hairpin RNA and a separate expression cassette that encodes GFP protein driven by a CMV promoter7-9. Our approach allows for the rapid assessment of defects in neurite outgrowth upon specific knockdown of candidate genes and has been successfully used in a screen for regulators of neurite outgrowth8. Because only a subset of cells will express the RNAi constructs, the organotypic slices allow for a mosaic analysis of the potential phenotypes. Moreover, because this analysis is done in a near approximation of the in vivo environment, it provides a low cost and rapid alternative to the generation of transgenic or knockout animals for genes of unknown cortical function. Finally, in comparison with in vivo electroporation technology, the success of ex vivo electroporation experiments is not dependant upon proficient surgery skill development and can be performed with a shorter training time and skill.

Methods for Study of Neuronal Morphogenesis: Ex vivo RNAi Electroporation in Embryonic Murine Cerebral Cortex

To conduct a rapid assessment of the function of genes in the development of cerebral cortex, we describe methods involving the ex vivo electroporation of plasmids co-expressing inhibitory RNA (RNAi) and GFP in murine embryonic cortex. This protocol is amenable to the study of various aspects of neurodevelopment such as neurogenesis, neuronal migration and neuronal morphogenesis including dendrite and axon outgrowth.

שיטות לימוד המורפוגנזה העצבית:<em&gt; Ex vivo</em&gt; RNAi electroporation בקליפת עובריים מוחין Murine

The cerebral cortex directs higher cognitive functions. This six layered structure is generated in an inside-first, outside-last manner, in which the ...

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains technically challenging. One approach, Activation-Induced Manganese-enhanced MRI (AIM MRI), has been used successfully to map neuronal activity in rodents 1-5. In AIM MRI, Mn2+ acts a calcium analog and accumulates in depolarized neurons 6,7. Because Mn2+ shortens the T1 tissue property, regions of elevated neuronal activity will enhance in MRI. Furthermore, Mn2+ clears slowly from the activated regions; therefore, stimulation can be performed outside the magnet prior to imaging, enabling greater experimental flexibility. However, because Mn2+ does not readily cross the blood-brain barrier (BBB), the need to open the BBB has limited the use of AIM MRI, especially in mice.
One tool for opening the BBB is ultrasound. Though potentially damaging, if ultrasound is administered in combination with gas-filled microbubbles (i.e., ultrasound contrast agents), the acoustic pressure required for BBB opening is considerably lower. This combination of ultrasound and microbubbles can be used to reliably open the BBB without causing tissue damage 8-11.
Here, a method is presented for performing AIM MRI by using microbubbles and ultrasound to open the BBB. After an intravenous injection of perflutren microbubbles, an unfocused pulsed ultrasound beam is applied to the shaved mouse head for 3 minutes. For simplicity, we refer to this technique of BBB Opening with Microbubbles and UltraSound as BOMUS 12. Using BOMUS to open the BBB throughout both cerebral hemispheres, manganese is administered to the whole mouse brain. After experimental stimulation of the lightly sedated mice, AIM MRI is used to map the neuronal response.
To demonstrate this approach, herein BOMUS and AIM MRI are used to map unilateral mechanical stimulation of the vibrissae in lightly sedated mice 13. Because BOMUS can open the BBB throughout both hemispheres, the unstimulated side of the brain is used to control for nonspecific background stimulation. The resultant 3D activation map agrees well with published representations of the vibrissae regions of the barrel field cortex 14. The ultrasonic opening of the BBB is fast, noninvasive, and reversible; and thus this approach is suitable for high-throughput and/or longitudinal studies in awake mice.

A technique is described for broadly opening the blood-brain barrier in the mouse using microbubbles and ultrasound. Using this technique, manganese can be administered to the mouse brain. Because manganese is an MRI contrast agent that accumulates in depolarized neurons, this approach enables imaging of neuronal activity.

הדמייה תפקודית באמצעות שיבוש Ultrasonic הדם למוח הגדר מנגן משופרת MRI

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Brain Slice Biotinylation: An Ex Vivo Approach to Measure Region-specific Plasma Membrane Protein Trafficking in Adult Neurons

Regulated endocytic trafficking is the central mechanism facilitating a variety of neuromodulatory events, by dynamically controlling receptor, ion channel, and transporter cell surface presentation on a minutes time scale.&#160;There is a broad diversity of mechanisms that control endocytic trafficking of individual proteins. Studies investigating the molecular underpinnings of trafficking have primarily relied upon surface biotinylation to quantitatively measure changes in membrane protein surface expression in response to exogenous stimuli and gene manipulation.&#160;However, this approach has been mainly limited to cultured cells, which may not faithfully reflect the physiologically relevant mechanisms at play in adult neurons.&#160;Moreover, cultured cell approaches may underestimate region-specific differences in trafficking mechanisms.&#160;Here, we describe an approach that extends cell surface biotinylation to the acute brain slice preparation.&#160;We demonstrate that this method provides a high-fidelity approach to measure rapid changes in membrane protein surface levels in adult neurons.&#160;This approach is likely to have broad utility in the field of neuronal endocytic trafficking.

Brain Slice Biotinylation: An Ex Vivo Approach to Measure Region-specific Plasma Membrane Protein Trafficking in Adult Neurons

Neuronal membrane trafficking dynamically controls plasma membrane protein availability and significantly impacts neurotransmission.&#160;To date, it has been challenging to measure neuronal endocytic trafficking in adult neurons.&#160;Here, we describe a highly effective, quantitative method to measure rapid changes in surface protein expression ex vivo in acute brain slices.

המוח פרוס Biotinylation:<em&gt; Ex Vivo</em&gt; גישה למדוד סחר חלבון פלזמה ממברנה אזור ספציפי בתאי עצב בוגרים

Regulated endocytic trafficking is the central mechanism facilitating a variety of neuromodulatory events, by dynamically controlling receptor, ion ...

Mouse Hindbrain Ex Vivo Culture to Study Facial Branchiomotor Neuron Migration

Embryonic neurons are born in the ventricular zone of the brain, but subsequently migrate to new destinations to reach appropriate targets. Deciphering the molecular signals that cooperatively guide neuronal migration in the embryonic brain is therefore important to understand how the complex neural networks form which later support postnatal life. Facial branchiomotor (FBM) neurons in the mouse embryo hindbrain migrate from rhombomere (r) 4 caudally to form the paired facial nuclei in the r6-derived region of the hindbrain. Here we provide a detailed protocol for wholemount ex vivo culture of mouse embryo hindbrains suitable to investigate the signaling pathways that regulate FBM migration. In this method, hindbrains of E11.5 mouse embryos are dissected and cultured in an open book preparation on cell culture inserts for 24 hr. During this time, FBM neurons migrate caudally towards r6 and can be exposed to function-blocking antibodies and small molecules in the culture media or heparin beads loaded with recombinant proteins to examine roles for signaling pathways implicated in guiding neuronal migration.

Mouse Hindbrain Ex Vivo Culture to Study Facial Branchiomotor Neuron Migration

Embryonic neurons are born in the ventricular zone of the neural tube, but migrate to reach appropriate targets. Facial branchiomotor (FBM) neurons are a useful model to study neuronal migration. This protocol describes the wholemount ex vivo culture of mouse embryo hindbrains to investigate mechanisms that regulate FBM migration.

עכבר המוח האחורי<em&gt; Ex Vivo</em&gt; תרבות לחקר הגירת Branchiomotor Neuron פנים

Embryonic neurons are born in the ventricular zone of the brain, but subsequently migrate to new destinations to reach appropriate targets. Deciphering ...

An Ex Vivo Laser-induced Spinal Cord Injury Model to Assess Mechanisms of Axonal Degeneration in Real-time

Injured CNS axons fail to regenerate and often retract away from the injury site. Axons spared from the initial injury may later undergo secondary axonal degeneration. Lack of growth cone formation, regeneration, and loss of additional myelinated axonal projections within the spinal cord greatly limits neurological recovery following injury. To assess how central myelinated axons of the spinal cord respond to injury, we developed an ex vivo living spinal cord model utilizing transgenic mice that express yellow fluorescent protein in axons and a focal and highly reproducible laser-induced spinal cord injury to document the fate of axons and myelin (lipophilic fluorescent dye Nile Red) over time using two-photon excitation time-lapse microscopy. Dynamic processes such as acute axonal injury, axonal retraction, and myelin degeneration are best studied in real-time. However, the non-focal nature of contusion-based injuries and movement artifacts encountered during in vivo spinal cord imaging make differentiating primary and secondary axonal injury responses using high resolution microscopy challenging. The ex vivo spinal cord model described here mimics several aspects of clinically relevant contusion/compression-induced axonal pathologies including axonal swelling, spheroid formation, axonal transection, and peri-axonal swelling providing a useful model to study these dynamic processes in real-time. Major advantages of this model are excellent spatiotemporal resolution that allows differentiation between the primary insult that directly injures axons and secondary injury mechanisms; controlled infusion of reagents directly to the perfusate bathing the cord; precise alterations of the environmental milieu (e.g., calcium, sodium ions, known contributors to axonal injury, but near impossible to manipulate in vivo); and murine models also offer an advantage as they provide an opportunity to visualize and manipulate genetically identified cell populations and subcellular structures. Here, we describe how to isolate and image the living spinal cord from mice to capture dynamics of acute axonal injury.

An Ex Vivo Laser-induced Spinal Cord Injury Model to Assess Mechanisms of Axonal Degeneration in Real-time

We present a protocol utilizing two-photon excitation time-lapse microscopy to simultaneously visualize the dynamics of axon and myelin injuries in real time. This proposed protocol permits studies of both intrinsic and extrinsic factors which can influence central myelinated axon fate after injury and contribute to permanent clinical disability.

<em&gt; Ex Vivo</em&gt; חוט השדרה מושרה לייזר הפגיעה דגם להערכת מנגנוני axonal הניוון בזמן אמת

Injured CNS axons fail to regenerate and often retract away from the injury site. Axons spared from the initial injury may later undergo secondary axonal ...

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

Optogenetic approaches are now widely used to study the function of neural populations and circuits by combining targeted expression of light-activated proteins and subsequent manipulation of neural activity by light. Channelrhodopsins (ChRs) are light-gated cation-channels and when fused to a fluorescent protein their expression allows for visualization and concurrent activation of specific cell types and their axonal projections in defined areas of the brain. Via stereotactic injection of viral vectors, ChR fusion proteins can be constitutively or conditionally expressed in specific cells of a defined brain region, and their axonal projections can subsequently be studied anatomically and functionally via ex vivo optogenetic activation in brain slices. This is of particular importance when aiming to understand synaptic properties of connections that could not be addressed with conventional electrical stimulation approaches, or in identifying novel afferent and efferent connectivity that was previously poorly understood. Here, a few examples illustrate how this technique can be applied to investigate these questions to elucidating fear-related circuits in the amygdala. The amygdala is a key region for acquisition and expression of fear, and storage of fear and emotional memories. Many lines of evidence suggest that the medial prefrontal cortex (mPFC) participates in different aspects of fear acquisition and extinction, but its precise connectivity with the amygdala is just starting to be understood. First, it is shown how ex vivo optogenetic activation can be used to study aspects of synaptic communication between mPFC afferents and target cells in the basolateral amygdala (BLA). Furthermore, it is illustrated how this ex vivo optogenetic approach can be applied to assess novel connectivity patterns using a group of GABAergic neurons in the amygdala, the paracapsular intercalated cell cluster (mpITC), as an example.

Ex Vivo Optogenetic Dissection of Fear Circuits in Brain Slices

Optogenetic approaches are widely used to manipulate neural activity and assess the consequences for brain function. Here, a technique is outlined that&#160;upon in vivo expression of the optical activator Channelrhodopsin, allows for ex vivo analysis of synaptic properties of specific long range and local neural connections in fear-related circuits.

Ex Vivo optogenetic Dissection של מעגלי פחד פרוסות המוח

Optogenetic approaches are now widely used to study the function of neural populations and circuits by combining targeted expression of light-activated ...

In Vivo Functional Brain Imaging Approach Based on Bioluminescent Calcium Indicator GFP-aequorin

Functional in vivo imaging has become a powerful approach to study the function and physiology of brain cells and structures of interest. Recently a new method of Ca2+-imaging using the bioluminescent reporter GFP-aequorin (GA) has been developed. This new technique relies on the fusion of the GFP and aequorin genes, producing a molecule capable of binding calcium and&#160;&#8212; with the addition of its cofactor coelenterazine &#8212; emitting bright light that can be monitored through a photon collector. Transgenic lines carrying the GFP-aequorin gene have been generated for both mice and Drosophila. In Drosophila, the GFP-aequorin gene has been placed under the control of the GAL4/UAS binary expression system allowing for targeted expression and imaging within the brain. This method has subsequently been shown to be capable of detecting both inward Ca2+-transients and Ca2+-released from inner stores. Most importantly it allows for a greater duration in continuous recording, imaging at greater depths within the brain, and recording at high temporal resolutions (up to 8.3 msec). Here we present the basic method for using bioluminescent imaging to record and analyze Ca2+-activity within the mushroom bodies, a structure central to learning and memory in the fly brain.

In Vivo Functional Brain Imaging Approach Based on Bioluminescent Calcium Indicator GFP-aequorin

Here we present a novel Ca2+-imaging approach using a bioluminescent reporter. This approach uses a fused construct GFP-aequorin which binds to Ca2+ and emits light, eliminating the need for light excitation. Significantly this method permits long continuous imaging, access to deep brain structures and high temporal resolution.

בגישת ההדמיה התפקודי של מוח Vivo בהתבסס על סידן Bioluminescent המחוון GFP-aequorin

Functional in vivo imaging has become a powerful approach to study the function and physiology of brain cells and structures of interest. Recently a new ...