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세포 중 신경 agonists과 antagonists의 Iontophoresis 생체 내 녹음은 신경 세포의 microenvironment를 조작 할 수있는 강력한 방법입니다. 이러한 조작이 가장 쉽게 돼지 - 다시 multibarrel 전극을 통해 수행 할 수 있습니다. 여기를 생산하고 청각 녹음시를 사용하는 방법에 대해 설명합니다.
하나의 뉴런에서 생체 녹음에서 탐정은 감각 자극에 대한 응답으로 예를 들어 뉴런의 발사 속성을 검사 할 수 있습니다. 뉴런은 일반적으로 서로 통합 여러 흥분성의 억제 및 수입 성의 및 / 또는 efferent 입력을받을 수 있으며, 신경 세포의 궁극적 인 측정 응답 특성이 입력의 신경 통합에 의해 구동됩니다. 신경 시스템의 정보 처리를 공부하기 위해, 그것은 신경 세포 또는 신경 시스템에 다양한 입력을 이해하는 것이 필요하며, 이러한 입력의 특정 속성. 특정 뉴런이 수신되는 특정 입력의 기능 역할을 평가하는 강력하고 기술적으로 비교적 간단한 방법은 동적 및 가역적으로 억제 또는 제거 이러한 입력을,이 조작에 의한 신경 세포의 출력의 변화를 측정하는 것입니다. 이것은 pharmacologically 돼지 - 다시 multibarrel electr있는 신경 세포의 즉각적인 환경을 변경하여 수행 할 수 있습니다odes. 이 전극은 하나의 배럴 기록 전극과 4 개의 시냅스 agonists 또는 antagonists까지 수행 할 수 multibarrel 약 전극으로 구성되어 있습니다. 약리 에이전트는 시간을 제어 전달 및 시냅스 입력의 치료 재구성을 허용, 실험이 진행되는 동안 원하는 시간에 iontophoretically 적용 할 수 있습니다. microenvironment의 같은 약리 조작은 신경 회로의 기능에 대한 구체적인 가설을 테스트 할 수있는 강력하고 탁월한 방법을 나타냅니다.으로
여기 돼지 - 다시 전극이 제조 방법에 대해 설명합니다, 어떻게 그들은 생체 실험의 기간 동안 사용됩니다. 돼지 - 다시 시스템은 탐정이 multibarrel 약 전극으로 임의의 속성의 하나 배럴 기록 전극 (저항, 팁 크기, 모양 등)를 결합 할 수 있습니다. 이 모든 통이 어느 정도 유사한 모양과 속성이 표준 멀티 전극, 이상 큰 장점이라고 생각합니다. Multibarrel 전자lectrodes 먼저 40 년 전에 1-3 도입되었고, 돼지 - 다시 유형은 1980 년대 4,5 년에 도입 될 때까지 디자인을 개선 2,3 다수의 공사를했습니다. 여기 최소한의 손상을 일으키는 상대적으로 얇은 전극 축에 의한 생체 동물 준비에 그대로 깊은 뇌 침투 할 수 있도록 돼지 - 다시 전극의 실험실 생산에서 중요한 개선 세트를 제시한다. 또한 이러한 전극은 낮은 잡음 녹음을 특징으로하며, 원하는 약리 대리인의 매우 효과적인 iontophoresis에 대한 낮은 저항 약물 통을 갖추고 있습니다.
유리 전극을 당겨
유리 전극을 당겨전극 팁을 수정
전극 팁을 수정합니다. 두 전극이 함께 접착 할 수 있습니다 전에그들은 수정해야합니다. 단일 전극의 샤프트 그것이 완성 된 돼지 - 다시 전극의 결합 샤프트가 가능한 얇은 있는지 확인 할 수있는 multibarrel에 부착하기 전에 구부러해야합니다. 또한, multibarrel 전극의 끝은 iontophoresis에 대한 낮은 저항을 보장하기 위해 부러해야합니다.꽃돼지 - 다시 전극을 조립
돼지 - 다시 전극을 조립.전극 채우기 솔루션을 준비
전극 채우기 솔루션을 준비합니다. iontophoresis 청구 분자를 요구하기 때문에, 대부분의 요원이 산성 또는 알칼리성 환경 (일반적으로에서 또는 해산해야각각 따 약 3-4의 산도, 또는 8-10에 대한의 산도). 자주 iontophoresis에 사용되는 화학 물질의 수는 표 1에 나열되어 있습니다. 표에 나열되지 않은 에이전트를 들어,이 분자가 부과 유지 산성 또는 알칼리성 환경에서 분자를 사용하여 쉽게되고, 그에 따라 녹아 버릴 것 여부, pKa 값에서 결정합니다. 최상의 결과를 얻으려면 매일 모든 솔루션은 신선한 섞는다.입력하고 전극을 준비
입력하고 전극을 준비합니다. 주사기 필터 주사기에 부착 된 34 게이지 바늘 - 그냥 전극을 사용하기 전에, 탄소 섬유 28를 사용하여, 그 각각의 약물이 각 배럴을 돌려 입력합니다. 선택의 마약, 그리고 균형을 통 등 3M NaCl과 중앙 통에 5 통 구성의 4 바깥 통을 채 웁니다. 뿐만 아니라 3M NaCl로 하나의 배럴 기록 전극을 입력합니다. 이러한 빠른 녹색 또는 페놀 빨간색으로 NaCl 용액에 염료를 추가하면 쉽게 전극 팁을 볼 수 있도록합니다뇌 표면에 전극의 배치시. 녹화 설정의 전극 홀더에 전극을 삽입하고 적절한 유리 통에 모든 전선을 삽입합니다. 단열재의 약 1cm가 끝에서 제거 된있는 절연은 전선을 사용하십시오. multibarrel 전극 (4 마약을 통 한 균형 배럴), 플러스 녹화 한 통 전극에 삽입해야하는 앰프 와이어 5 전선이 있어야합니다.Iontophoresis 펌프 모듈을 켜십시오
iontophoresis 펌프 모듈의 전원을 켜고 모든 통을 테스트합니다. 각 펌프 모듈의 전극 테스트 기능은 전극 통이 작동하는 경우 결정하는 데 도움이됩니다. 사용하지 않을 분자 요금으로 반대 극성의 유지 전압이 적용해야 할 경우 통에서 약물의 누출을 방지 할 수 있습니다.이 실험에서, 글리신 수용체 길항제 스트리 키니네 하이드로 클로라이드는 iontophoretically 적용되었습니다. 일반적으로 glycinergic 억제를 차단하면 뉴런에 사격을 증가시킵니다. 그림 4는 응답 동물의 귀에게 전달 증가 강도의 정현파 소리 자극에 기록 된 청각 신경 세포의 샘플 데이터를 보여줍니다. 이런 유형의 실험은 신경 세포의 방전 속도 대 강도 함수라고합니다. 크게 소리 높은 스파이크 속도 (검은 색 곡선)에되었습니다. 이 실험 기간 동안 사용 된 초기 iontophoresis 전류는 15 NA했다. 현재이 켜져되었고 속도 강도 기능의 변화가 새로운 수준 (진한 파란색 곡선)에 안정화 한 후, 분출 전류가 점진적으로 30, 45로 증가, 그리고 60 NA (오렌지, 녹색, 밝은 파란색 곡선, 각각). 각각의 경우에, 사운드 농도의 동일한 범위 뉴런의 반응은 discha의 변화 이후에 기록 된새로운 분출 현재에 대응 rge 속도 - 강도 기능은 안정했다. 현재의 이러한 수준은 더 이상 다른 뉴런의 반응을 변경하지 않기 때문에이 예에서 사용하는 현재의 가장 적절한 배출은 45 없음 60 NA했다. 이러한 결과는 45 현재 없음에, 그 뉴런의 모든 글리신 수용체가 이미 스트리 키니네 하이드로 클로라이드에 의해 차단 된 것을 제안합니다. 방출 전류 및 해제 더 스트리 키니네의 추가 증가는 신경 세포의 방전 속도 수준의 기능의 추가 변경이 발생할 없습니다. 프로토콜의 완료 후, 분출 현재이 해제되었습니다. 기본으로 돌아 신경 반응의 회복은 약 25 분 (레드 라인) 이후에 달성되었다. 이 몇 초 몇 분 몇 수십 사이에 배출 약물의 종류와 양에 따라 걸릴 수 있습니다.
약 | 집중 | 솔루션의 산도 | 용제 | 회사 | 고양이. # | 일반적인 유지 현재 | 일반적인 탈출 전류 |
GABA | 500 MM | 3.5-4.0 | DH 2 O | 시그마 | A-2129 | -15 없음 | 100 NA +5 없음 |
글리신 | 100 MM | 3.5-4.0 | DH 2 O | 시그마 | G-7126 | -15 없음 | 100 NA +5 없음 |
Bicuculline의 Methiodide | 10 MM | 3.0 | DH 2 O의 0.165 M NaCl | 시그마 | B-6889 | -15 없음 | 5 NA에 60 없음 |
스트리 키니네 히드로 클로라이드 | 10 MM | 3.0 | DH 2 O의 0.165 M NaCl | 시그마 | S-8753 | -15 없음 | 5 NA에 80 없음 |
L-Glutamic 산 | 500 MM | 팔 | DH 2 O | 시그마 | G-1251 | 30 없음 | -10 없음에 -150 없음 |
L-아스파르트 산 | 500 MM | 팔 | DH 2 O | 시그마 | A-8949 | 30 없음 | -10 없음에 -150 없음 |
카 인산 | 1 ㎜ | 9.0 | DH 2 O | 시그마 | K-0250 | 30 없음 | -100 NA 투 - 10nA |
용해와 농도에 대한 PH와 표 1. 일반적으로 사용되는 약물. 표는 iontophoresis와 함께 사용 가장 일반적으로 사용되는 신경 agonists과 antagonists를 나열합니다. 산도 환경은 t를 극성을 할 필요가에 대한 계정을 나열 hese 대리인, 및 다른 약물 간의 효과의 다양성에 대한 제안 농도를 차지하고 있습니다.
1 그림. 다른 팁 길이와 세 multibarrel 피펫이 :.이 5 통 전극의 끝 부분이 너무 길고 얇은 당겨되었습니다. 끝이 구부러진 매우 부드러운합니다. 팁 이러한 유형의 원하는 직경에 침입하기가 매우 어렵습니다. B :이 전극의 끝이 너무 짧고 그루터기입니다. 깊은 뇌 영역으로 진출 할 때,이 전극은 전극이 불과 몇 밀리미터 끝 이후 상대적으로 두꺼운되고 있다는 사실로 인해 불필요한 뇌 손상을 일으킬 수 있습니다. C : 제대로 당겨 팁과 전극의 예라고 할 수 있습니다. 긴 얇은하면서, 끝은 아직 단단하고 원하는 팁 직경에 쉽게 손상 될 수 있습니다.
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그림 2. 전극 속이는 조립을 그리기. 속이는 어셈블리가 돼지 - 다시 전극을 조립하는 현미경과 함께 사용됩니다. 회색으로 표시된 항목은 상업적으로 이용 가능한 제품이며, 표 2에 나열되어 있습니다. 파란색으로 표시된 항목은 사용자 정의는 우리 기관의 머신 샵에서 가공되었다. 2) 임의의 각도에서 어셈블리의 틸팅 기능을 제공하는 틸팅 단계; 3) 그들은 1 / 4 인치 강판 크기 43x26 뉴 포트 (Newport)에서 제공하는 홀 패턴에 따라 그 안으로 교련 뉴 포트 (Newport) 단계 423에 구멍 cm)는 1아르 맨 병진 단계에 전극 홀더를 마운트 커넥터.
그림 3. 샘플 돼지 - 다시 전극의 사진. 단일 통 녹화 엘과 함께 조립 완성 된 5 통 전극ectrode. 깊은 뇌 녹음을 허용하는 약 7mm의 긴 샤프트를합니다.
4 그림. 분출 전류 적정이 있습니다. 그래프는 동물의 귀는 다양한 농도의 톤으로 자극하는 동안 한 청각 뉴런에서 기록 속도 - 강도 기능을 보여줍니다. 크게 소리 높은 발사 속도를 이끌어있었습니다. 약물 신청하기 전에, 신경의 속도 - 밀도 함수는 낮은 스파이크 속도를 (검은 색 곡선) 보여 주었다. 점점 더 분출 전류 점점 더 발사 속도의 결과, 신경 세포에서 점차적으로 더 많은 글리신 수용체를 차단했습니다. 이 신경 세포의 현재 최적의 분출 45-60 NA했다. 이러한 분출 전류로, 모든 신경 세포의 글리신 수용체의 완전한 차단이 달성되었습니다. 실험 프로토콜의 완료 후, iontophoresis이 종료되었고 뉴런하는 것을 허용 한복구 할 수 있습니다. 복구 속도 - 강도 기능은 초기 사전 약물 복구 기능을 일치하면 완벽한 복구가 달성되었다. Klug 외, 1995 년부터 미국 생리 학회의 허가와 복제.
동시에 실험 조작 중에 뉴런의 반응의 기록을 허용하는 동시에 우리는 생체 내에서 단일 신경 세포의 microcircuit의 조작을 허용하는 기술에 대해 설명합니다. 신경 회로는 신경 agonists과 antagonists의 iontophoretical 응용 프로그램을 통해 조작됩니다. 압력 방출 이상의 iontophoresis의 주요 이점은 iontophoresis은 신경 조직에 전극에서 유체의 물리적 움직임을 필요로하지 않습니다이며, 따라서 적용 압력 또는 유체 볼륨을 통해 조직 손상을 야기 대한 우려가 없습니다. 이 기술의 주요 제한은 조직에 절대 약물 농도, 그리고 조직에 영향의 볼륨에 대한 정보의 부족이다. iontophoresis로 배출 약리 대리인의 양이 훨씬 작은 및 압력 방출보다 훨씬 더 정확하게 제어 있기 때문에, 약물 응용 프로그램에서 복구가 훨씬 더 빨리 일반적입니다d는 훨씬 더 완료되었습니다. Microiontophoresis이 성공적으로 신경 시스템, 감각 등 여러에 사용되었으며, 거의 또는 전혀 고유 처리로 뇌 지역에서 가장 성공적으로 적용됩니다. 그 이유는 배출 약리 에이전트의 일부가 이웃 뉴런에 응용 프로그램을 사이트에서 확산하고 있으며, 이웃 뉴런의 반응 속성을 조작 할 수 있다는 것입니다.
단일 및 다중 배럴 전극의 별도의 생산은 임의과 무관 한 특성을 가진 전극의 조합에 대한 수 있습니다. 함께 전극 통 이겠지하고 iontophoresis 목적을 위해 녹음 및 일부 일부를 사용하여, 매우 유사한 특성 전극 팁 단일 세포 기록, 또는 약물 응용 프로그램에 대한 너무 작은 너무 큰 것이 아닌지 등 전극 팁을 생산합니다. 또한, 하나의 배럴 끝이 약 20 마이크로 미터에 의해 multibarrel 전극 팁 넘어 확장 갖는 것은 크게, 녹음에 잡음을 감소d는 뉴런의 발사 3 유지 또는 방출 전류에서 가능한 혼란 전류 효과를 제거합니다.
돼지 - 다시 multibarrel 전극 먼저 4-6 전 30 년 동안 설명하고 있으며 신경 회로 7-18 19-29를 해부하는 것은 매우 성공적으로 사용되었습니다. 따라서 본질적으로 방법은 소설이나 고유하지 않습니다. 그러나, 전극 준비와 사용의 특정 세부 사항은 몇 년 동안 수정되었으며, 여기에 설명 된 지침 세트는 특히 편리하고 성공적인 것으로 증명되었습니다, 그리고 다른 문헌에 자세히 게시되지 않았습니다. 특히, 단일 배럴 전극 팁의 벤딩은 돼지 - 다시 전극의 마지막 끝이 때문에 상대적으로 슬림 (그림 3)과 할 수있는 뇌에 최소한의 손상과 깊은 핵의 녹음이 가능하고, 하나의 통 돌출 멀티 배럴 전극 위에 전극은 거의 모든 curren를 제거자주 기술 3의 단점으로 언급 된 t 효과. 새로운 내용은 돼지 - 다시 전극을 생산 때 접착 과정에서 위쪽으로 지목하고 multibarrel 전극의 홈에 한 통을 쉴 전극 팁이 높은 성공률을 보장 것으로 여기에 소개했다. 이 기술은 비교적 간단하고 일반적으로 몇 일 이내에 초보자가 마스터 할 수 있습니다.
관심 없음 충돌이 선언 없습니다.
작품은 R01 DC 011,582 (AK)와 RO1 DC011555 (DJT)에 의해 지원되었다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
항목 이름 | 제조업 자 | 논평 | 고양이. # |
분젠 버너 | 에서 사용할 수 : VWR | 17928-027 | |
두 구성 요소 치과 시멘트 : "감기 치료"치과 재료 | 공동 구두 - ITE 치과 제조 공동 | AM 시스템, Inc의 :에서 사용할 수 | 525000 |
두 구성 요소 치과 시멘트 : 틀니 재료 crosslinking 액체 컴파운드 | 공동 구두 - ITE 치과 제조 공동 | AM 시스템, Inc의 :에서 사용할 수 | 525000 |
액체 접착제 | 헨켈 | Loctite 슈퍼 접착제 :에서 사용할 수 | 01-06849 |
마이크로 Iontophoresis 취소그 : Neurophore BH-2 | 하버드 장치 | 하버드 장치 :에서 사용할 수 | 65-0200 및 65-0203 |
절연 실버 와이어 | AM-시스템 | AM-시스템 :에서 사용할 수 | 785500 |
수평 풀러 | Zeitz DMZ - 유니버설 풀러 | 자동화 과학 :에서 사용할 수 | NA |
마이크로 머니퓰레이터 조각 : 전극 홀더 | WPI | 에서 사용할 수 : WPI | M3301EH |
마이크로 머니퓰레이터 조각 : 선형 단계 | 뉴 포트 423 시리즈 | 뉴 포트 :에서 사용할 수 | 423 |
마이크로 머니퓰레이터 작품 : 회전 무대 | 뉴 포트 RSP-2 | :에서 사용할 수뉴 포트 (Newport) | RSP-2 |
마이크로 머니퓰레이터 조각 : Z 번역 | 뉴 포트 433 시리즈 | 뉴 포트 :에서 사용할 수 | 433 |
마이크로 머니퓰레이터 조각 : Z 및 XY 축를 조립하는 각도 브래킷 90 ° | 뉴 포트 360-90 | 뉴 포트 :에서 사용할 수 | 360-90 |
마이크로 머니퓰레이터 조각 : X 번역 / 선형 단계 | 뉴 포트 423 시리즈 | 뉴 포트 :에서 사용할 수 | 423 |
마이크로 머니퓰레이터 조각 : Y 번역 / 선형 단계 | 뉴 포트 (Newport) 423 | 시리즈 뉴 포트 (Newport) :에서 사용할 수 | 423 |
현미경 | Leitz Laborlux 11 | ||
현미경 : 목적 | 10X Leitz Wetzlar, NA 0.25 | 519760 | |
현미경 : eypieces | Leitz Wetzlar, Periplan 10x/18 | 519748 | |
현미경 : 단계 | Leitz Wetzlar | 513544 | |
모세관을 Multibarrel | N / A | AM 시스템, Inc의 :에서 사용할 수 | 612000 |
Sinlge 통 모세관 (GC 150F-10) | 하버드 장치 | 하버드 장치 :에서 사용할 수 | 30-0057 |
수직 풀러 | Narishige 모델 PE-2 | ||
마이크로 머니퓰레이터 (조명 B 표시의 맞춤 제작 요소그림 1 lue) | |||
강판 | |||
틸팅베이스 | |||
전극 홀더에 대한 첨부 파일 | |||
표 2. 제조업체 및 절차에 사용되는 모든 장비와 보급품의 항목 번호. |
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