박사 조셉 Bronzino 박사 카 미스 아부 Hassaballah 씨 RJ 오스틴 LaFrance 및 양 제시카 Koranda : 저자는 다음을 인정하고 싶습니다.

이 프로토콜은 3, 18 세 30 ~ 50 g을 대략 체중 개월)의 마우스에 적합합니다. 마우스는 잭슨 연구소 (바 하버, ME)에서 얻을 수 있습니다. 모든 수술 및 실험 프로토콜은 트리니티 대학 동물 케어 및 사용위원회에 의해 승인 및 실험 동물의 관리 및 사용에 대한 NIH 가이드에 따라되었습니다했다. 1. 동물 준비 및 외과 적 치료 <ol><li> 케타민 (25 ㎎ / ㎖), 자일 라진 (2.5 ㎎ / ㎖) 및 아세 프로 마진 (0.5 ㎎ / ㎖)을 포함 마취 칵테일을 준비합니다. 그 후 페달 금단 휘어진하여 마취 깊이 안정을 유지하기 위해 0.2 ㎖ / kg 주입에 의해 매 45 분을 보충 복부의 우측 사분면에 1 ㎖ / kg 체중을 주입한다. </li><li> 전기 면도기를 사용하여 두개골에 모피를 면도 수술 마취 마우스를 준비합니다. 면도 영역은 귀 중간에 눈의 중간 부분을 포함해야한다. whiske 면도하지 않도록하십시오그들은 마우스 배럴 감각 시스템의 일부로서 RS. </li><li> 머리에 면도 영역에 베타 딘 다음에 이소 프로필 알코올을 적용하기 위해 면봉을 사용합니다. 이어서,도 면봉을 사용하면, 안구 건조를 방지하기 위해 눈에 미네랄 오일의 소량을 적용한다. </li><li> 고정대 장치에 동물의 머리를 탑재 유아 쥐의 귀 팔목 대신 일반 귀 막대를 사용하십시오. 이렇게하려면, 먼저 왼쪽 귀 팔목의 왼쪽 귀를 탑재합니다. 부드럽게 부드럽게 한 손으로 동물의 머리를 지원하고 다른 손으로 귀 팔목을 진행하여 오른쪽 팔목에 오른쪽 귀를 완화. 다음, 동물의 신체하에 가열 패드를 배치하고 체온을 유지하기 위해 86 ° F로 설정. </li><li> 그런 측면, 헤드 측 이동을 시도하여 양자 강성을 확인합니다. 헤드는 고정식 및 좌우로 이동 될 수 있지만, 간단하게 상하 요동과 때 동물 적절히 고정대에 장착된다. </li><li> 부드럽게 휴식코 / 치아 표시 줄에 마우스의 주둥이 어셈블리 앞니 코 / 치아 바의 치아 구멍 내에서 조심스럽게 안전하게 쉬고 있는지 확인하고. </li><li> 멸균 메스를 사용하여 귀 중간 눈의 중간부터 정중선 절개를. 메스는 45 ° 각도로 유지하고 과도한 출혈 원인이됩니다 두개골을 통해 기본 근막을 통해하지만 절단하기에 충분한 압력을 적용 할 수 있는지 확인합니다. </li><li> 근막을 분리하여 두개골을 노출하기 위해 면봉을 사용합니다. 두개골 브레 그마 관광 명소 및 람다 (그림 1A) 명확하게 볼 수 있어야합니다. 동물 브레 그마 및 람다 랜드 마크 같은 dorsoventral (DV) 위치 (+ 0.1 mm)에 있는지 등 코 / 치아 막대를 조정하여 두개골 평평한 위치에 있는지 확인하십시오. </li><li> 노출 된 지역에 멸균 식염수의 작은 금액을 적용하고 부드럽게 두개골을 청소 면봉을 사용합니다. 그런 다음 완전히 건조 공기에 두개골에 대한 2 ~ 3 분을 기다립니다진행하기 전에. </li><li> 브레 그마 및 람다의 DV 위치를 측정하기 위해 왼쪽 정위 팔에 바늘을 장착합니다. 이 두 랜드 마크의 DV 위치는 서로 0.1 mm 이내이어야한다. 그렇지 않다면, 고정대의 노즈 바는 조정될 수 있으며, 다운이를 위해. </li><li> 그 전후방 (AP), 측면 (LAT)와 dorsoventral (DV) 측정을 기록 브레 그마에 바늘을 배치합니다. 바늘이 바로 두개골을 접촉하고 침투하지 않는해야합니다. </li><li> 람다에 비해 해마의 각 번들과 치아 이랑 (dentate gyrus) (DG)의 중간 perforant 통로 (MPP)를 : 같은 목표 구조의 좌표를 결정하기 위해, 1 &quot;정위에서 마우스 뇌 좌표&quot;로 마우스 뇌 아틀라스를 사용 브레 그마 및는 각각 (표 1 참조). 그런 다음, 두개골에 이러한 점을 표시하는 좋은 볼펜이나 연필을 사용합니다. </li><li> 또한, 두개골의 반대쪽에 두 개 이상의 지점을 표시합니다. 이 점 wHICH 접지 (GND) 및 참조 (REF)이 될 것입니다 중간 선에서 약 3mm해야하며, (그림 1A, 표 1) 서로에 대해 길이 방향으로 위치. </li><li> 왼쪽 정위 팔에서 바늘 마커를 제거하고 정위 마운트를 장착 한 전기 치과 드릴로 교체합니다. 표시된 각 지점에 드릴을 놓고 직경 약 0.5 mm의 작은 버 구멍을 만든다. 드릴링, 반복적 상하 움직임을 사용하고 드릴 뇌 표면을 노출 두개골을 관통 여부 자주 확인하는 경우. </li><li> 부드럽지만 확실히 그들은 단지를 관통하지 않고 대뇌 피질의 표면을 만지지 않도록 (그림 1A (# 0-80 스테인리스 기계 나사의 1 / 8, 머리 납작 슬롯) 반대측 구멍 (GND와 REF)에 각각 나사 전극을 구동 ). 이 두 개의 나사 전극은 접지와 기준의 역할을한다. </li><li> 전기 마운트의 자극 및 기록 전극드 좌우 정위 팔 홀더였다. </li><li> 다음 전기 생리학 차동 증폭기 (1,000 이득, 대역 통과 필터 = 1 Hz에서 3 kHz에서) 및 유발 반응의 육안 검사를위한 디지털 오실로스코프에 현재의 고립과 기록 전극 단자와 전기 생리학 자극에 자극 전극 단자를 연결합니다. 또한, 차동 증폭기에 GND 및 REF 전극 단자를 연결한다. </li><li> 부드럽게 천천히 시각적으로 600 ~ 800 개 uA의 자극 충격을 유발 반응을 모니터링하면서 0.5 mm 단위로 자극과 기록 전극 모두 낮은. 그들은 각각의 대상 DV 위치에 도달하고 틀에 박힌 신호 오실로스코프 (그림 1B)에서 관찰 될 때까지 각 전극을 낮추기 위해 계속합니다. </li><li> 그 후, 장소에 전극 단자를 개최 모자를 만들기 위해 치과 아크릴 시멘트를 사용, 피부에 닿는 모든 치과 시멘트 닦아냅니다즉시. 치과 용 시멘트가 완전히 깨끗한 설치류 케이지에 고정대에서 동물을 전송 경화되면. 코어 온도를 유지하도록 가열 램프 또는 패드를 사용한다. </li><li> 이 의식을 회복 할 때까지 동물마다 시간을 모니터링합니다. flunixin의 주입은 진통제로 투여 될 수있다. </li></ol> 2. LTP 유도 <ol><li> 동물 5-7일 수술에서 회복 할 수 있습니다. 방음 소재로 장착 된 패러데이 케이지 (122cm X 43cm X 43cm)와 전극이 자극 / 녹화 설정에 이르게 연결하는 5 채널 회전 정류기로 구성된 기록 환경에서 동물을 놓습니다. </li><li> 동물 (1.17 단계를 참조하십시오) 자극 및 녹음 기기에 전극을 연결하기 전에 녹음 환경에서 1 ~ 2 시간 동안 적응 할 수 있습니다. </li><li> 출력 400 uA의에 자극 컨트롤을 설정하고 확인 일을 만드는 반응을 유발 (10)의 평균 진폭을 기록자극 사이에 적어도 10 초 경과에. 유발 반응을 정량화하기 위해 그림 1C에 도시 된 방법을 사용합니다. 600, 800, 1,000, 1,200, 1,400 개 uA에 대해이 절차를 반복합니다. </li><li> 자극 강도 대 유발 반응의 평균 진폭을 플로팅하여 입력 / 출력 곡선 작도. 이 도표에서 측정 된 최대 진폭의 50 %에 해당하는 자극의 강도를 결정합니다. 실험의 나머지 50 %의 강도를 사용합니다. </li><li> 그 후, 50 %의 자극 강도를 사용하여, 5의 평균 진폭 응답 15 분 동안 매 순간을 유발 기록하여 기준선을 구하십시오. 다시 확인 자극 사이에 적어도 10 초 경과 확인하십시오. </li><li> 그 후 중간 perforant 통로 5 Hz의 버스트 속도 400 Hz에서 전달 10 펄스의 10 버스트로 구성된 파상풍의 자극을 제공합니다. 젖은 강아지 쉐이크 등의 발작의 표시를 밀접하게 동물을 모니터링합니다. 동물 발작에게 experim가있는 경우ENT가 종료되어야하고 그 동물의 모든 데이터는 연구 결과에서 제외되어야한다. </li><li> 그런 다음, 5의 평균 진폭 응답 30 분 posttetanization에 대한 모든 분을 유발 기록을 계속합니다. 그 후,베이스 라인의 퍼센트 변화 (그림 2)을 계산하여 2.5 단계에서 얻어진 기준 진폭이 진폭을 비교합니다. </li><li> 실험의 결론에 따라, 동물은 미국의 의학 협회의 안락사에 대한 가이드 라인과 일치 이소 플루 란 - 방법의 흡입에 의해 안락사된다. </li></ol>

<ol>
	<li>Paxinos, G., Franklin, K. B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The mouse brain in stereotaxic coordinates. , (2004).</li><li>Bliss, T. V. P., Lomo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-lasting+potentiation+of+synaptic+transmission+in+the+dentate+area+of+the+anesthetized+rabbit+following+stimulation+of+the+perforant+path.">Long-lasting potentiation of synaptic transmission in the dentate area of the anesthetized rabbit following stimulation of the perforant path.</a> J. Physiol. 232, 331-356 (1973).</li><li>Blaise, J. H., Bronzino, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+stimulus+frequency+and+age+on+bidirectional+synaptic+plasticity+in+the+dentate+gyrus+of+freely+moving+rats.">Effects of stimulus frequency and age on bidirectional synaptic plasticity in the dentate gyrus of freely moving rats.</a> Exp. Neurol. 182, 497-506 (2003).</li><li>Blaise, J. H., Koranda, J. L., Chow, U., Haines, K. E., Dorward, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neonatal+isolation+stress+alters+bidirectional+long-term+synaptic+plasticity+in+amygdalo-hippocampal+synapses+in+freely+behaving+adult+rats.">Neonatal isolation stress alters bidirectional long-term synaptic plasticity in amygdalo-hippocampal synapses in freely behaving adult rats.</a> Brain Res. 1193, 25-33 (2008).</li><li>Koranda, J. L., Masino, S. A., Blaise, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bidirectional+synaptic+plasticity+in+the+dentate+gyrus+of+the+awake+freely+behaving+mouse.">Bidirectional synaptic plasticity in the dentate gyrus of the awake freely behaving mouse.</a> J. Neurosci. Methods. 167, 160-166 (2008).</li><li>Cooke, S. F., 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=Autophosphorylation+of+alphaCaMKII+is+not+a+general+requirement+for+NMDA+receptor-dependent+LTP+in+the+adult+mouse.">Autophosphorylation of alphaCaMKII is not a general requirement for NMDA receptor-dependent LTP in the adult mouse.</a> J. Physiol. 574, 805-818 (2006).</li><li>Davis, S., Bliss, T. V., Dutrieux, G., Laroche, S., Errington, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+and+duration+of+long-term+potentiation+in+the+hippocampus+of+the+freely+moving+mouse.">Induction and duration of long-term potentiation in the hippocampus of the freely moving mouse.</a> J. Neurosci. Methods. 75, 75-80 (1997).</li><li>Jones, M. W., Peckham, H. M., Errington, M. L., Bliss, T. V., Routtenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+plasticity+in+the+hippocampus+of+awake+C57BL/6+and+DBA/2+mice:+interstrain+differences+and+parallels+with+behavior.">Synaptic plasticity in the hippocampus of awake C57BL/6 and DBA/2 mice: interstrain differences and parallels with behavior.</a> Hippocampus. 11, 391-396 (2001).</li><li>Zhang, T. A., Tang, J., Pidoplichko, V. I., Dani, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Addictive+nicotine+alters+local+circuit+inhibition+during+the+induction+of+in+vivo+hippocampal+synaptic+potentiation.">Addictive nicotine alters local circuit inhibition during the induction of in vivo hippocampal synaptic potentiation.</a> J. Neurosci. 30, 6443-6453 (2010).</li><li>Tang, J., Dani, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dopamine+enables+in+vivo+synaptic+plasticity+associated+with+the+addictive+drug+nicotine.">Dopamine enables in vivo synaptic plasticity associated with the addictive drug nicotine.</a> Neuron. 63, 673-682 (2009).</li></ol>

저자가 공개하는 게 없다.

이 프로토콜에서는, 우리는 자유롭게 행동 마우스에 DG에서 LTP 공부를위한 안정적이고 간단한 방법을 증명하고있다. 깨어있는 쥐에서 LTP의 많은 연구가 3,4를 수행하는 동안, 거의가 주로 생쥐의 제한 두개골 부동산 및 평균 체중을 기준으로 전극 headstages의 무게에 의해 제기 된 기술적 인 복잡성에 깨어 마우스에서 수행되었다 마우스 5. 자유롭게 마이크로 드라이브 전극 시스템 ?...

유전자를 조작 할 수있는 기술의 개발은 거의 모든 신경 변성 및 신경 질환의 유전자 녹아웃 마우스 모델을 생산하고있다. 이것은 이전에 마우스 동물 모델에 큰 설치류에 사용되는 전기 생리학 연구 기법의 번역을 필요하게되었다. 하나의 신경 생리 학적 조사 기술은 여러 가지 신경 병리학 적 질환과 관련된 신경 세포의 네트워크 내에서 시냅스 연결의 효능을 테스트하기 위해 사용하는 장기 potentiation (LTP)입니다. 이 프로토콜은 자유롭게 마우스를 행동에 LTP의 믿을 수있는 전기 생리학 연구에 대한 기술에 대해 설명합니다. 기타 이상이 프로​​토콜의 장점은 간단하고 구현하기 쉬운이며 그것이 고가의 컴퓨터 제어 마이크로 드라이브 시스템 또는 이용 전계 효과 트랜지스터 headstages의 이용도를 요구하지 않는 한도 적은 비용이다하고, 우리의 지식, 만성 전기 생리 레코딩의 t의 첫번째 비디오 프로토콜O 자유롭게 마우스를 행동에 LTP를 공부합니다. 이를 위해, 우리는이 문서에서 자유롭게 행동 생쥐의 장기 상승 작용을 연구하기위한 간단한 방법을 설명합니다. 이 방법은 쉽게 신경 병리학 적 질환의 유전자 녹아웃 마우스 모델로 번역 할 수 있습니다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="514">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Ketamine (100 mg/ml)</td>
			<td style="width:104px;">Henry Schein</td>
			<td style="width:137px;">10177</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Xylazine (20 mg/ml)</td>
			<td style="width:104px;">Henry Schein</td>
			<td style="width:137px;">33197</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Acepromazine (10 mg/ml)</td>
			<td style="width:104px;">Henry Schein</td>
			<td style="width:137px;">2177</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">Dental acrylic powder</td>
			<td style="width:104px;">Lang Dental Manufacturing Co.</td>
			<td style="width:137px;">1330CLR</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">Dental acrylic liquid</td>
			<td style="width:104px;">Lang Dental Manufacturing Co.</td>
			<td style="width:137px;">1306CLR</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">Tungsten wire (0.127 mm)</td>
			<td style="width:104px;">World Precision Instruments</td>
			<td style="width:137px;">TGW0515</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">Stainless Steel Hypodermic Tubing (0.286 mm)</td>
			<td style="width:104px;">World Precision Instruments</td>
			<td style="width:137px;">832400</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Flunixin (50 mg/ml)</td>
			<td style="width:104px;">Henry Schein</td>
			<td style="width:137px;">14165</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Epoxilyte</td>
			<td style="width:104px;">Superior Essex</td>
			<td style="width:137px;">EP 6001-M</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">Stainless steel wire insert (0.2 mm)</td>
			<td style="width:104px;">World Precision Instruments</td>
			<td>792900</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Stereotaxic frame apparatus</td>
			<td style="width:95px;">Kopf Instruments</td>
			<td style="width:137px;">Model 902</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Ear cuffs (ear cups)</td>
			<td style="width:95px;">Kopf Instruments</td>
			<td style="width:137px;">Model 921&#160;</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Electrophysiological stimulator</td>
			<td style="width:95px;">Astro-Med, Inc.</td>
			<td style="width:137px;">S88</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">Digital oscilloscope</td>
			<td style="width:95px;">B &#38; K Precision Corp.</td>
			<td style="width:137px;">2542</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Current isolation unit</td>
			<td style="width:95px;">Astro-Med, Inc.</td>
			<td style="width:137px;">PSIU-6</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:195px;">Differential amplifier</td>
			<td style="width:95px;">World Precision Instruments, Inc.</td>
			<td style="width:137px;">DAM-50</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Commutator</td>
			<td style="width:95px;">Plastics One</td>
			<td style="width:137px;">SLC6</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Dental drill</td>
			<td style="width:95px;">Stoelting</td>
			<td style="width:137px;">58650</td>
			<td style="width:79px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

long-term potentiation of perforant pathway-dentate gyrus synapse in freely behaving mice

시냅스 효능의 장기 상승 작용의 연구는 잠재적 인 세포 메커니즘을 기본 학습 및 정보 저장 등이 매력적 특성을 갖는 활동에 의존하는 시냅스 현상은 오래 해마, 편도체의 다양한 신경 회로의 생리를 규명하는 데 사용되었습니다 및 기타 변연계와 대뇌 피질의 구조. 이 염두에두고, 신경 질환의 유전자 변형 마우스 모델은 학습, 감정과 정보에 관련된 신경 네트워크의 정상 및 비정상 시냅스 통신 유전자의 역할에 대한 이해를 개발하는 장기 potentiation (LTP) 연구를 수행하는 데 유용 플랫폼을 나타냅니다 처리. 이 문서는 안정적으로 자유롭게 행동 마우스에서 LTP를 유도하는 방법을 설명합니다. 이러한 방법은 유전자 도입의 연구에 사용될 수 있고 자유롭게 신경 퇴행성 질환의 마우스 모델을 행동 녹아웃.

. 표 1은이 프로토콜에서 사용되는 DG와 MPP의 좌표 그림 1A는 두개골의 대상 구조의 표시를 보여줍니다 보여준다. 또한 접지 전극과 기준 전극의 위치는 제시된 그림 1B는 담당자가 응답을 추적 모두 사전 되살려줍니다 와 같은 동물에서 posttetanization. posttetanization가 응답.도 1c는 응답 진폭을 정량화하는 데 사용되는 방법을 도시 LTP 유도 2 ?...

Watch this Scientific Journal Video about Long-term Potentiation of Perforant Pathway-dentate Gyrus Synapse in Freely Behaving Mice at JoVE.com

Long-term Potentiation of Perforant Pathway-dentate Gyrus Synapse in Freely Behaving Mice

신경 질환의 유전자 변형과 녹아웃 마우스 모델은 정상 및 비정상 신경 생리학에있는 유전자의 역할을 공부하는 데 유용합니다. 이 문서는 장기 상승 작용, 유전자 변형에, 학습과 기억의 기초 및 신경 병리학의 마우스 모델을 행동 자유롭게 녹아웃 수있는 세포 메커니즘을 연구하는 데 사용할 수있는 방법에 대해 설명합니다.

자유롭게 마우스를 동작에 문제가있는 Perforant 통로 - 치아 이랑 (dentate gyrus) 시냅스의 장기 강화 작용

Studies of long-term potentiation of synaptic efficacy, an activity-dependent synaptic phenomenon having properties that make it attractive as a potential ...

long-term-potentiation-perforant-pathway-dentate-gyrus-synapse-freely

Research

JoVE Journal

Behavior

14.0K 조회수.  Trinity College.  신경 질환의 유전자 변형과 녹아웃 마우스 모델은 정상 및 비정상 신경 생리학에있는 유전자의 역할을 공부하는 데 유용합니다. 이 문서는 장기 상승 작용, 유전자 변형에, 학습과 기억의 기초 및 신경 병리학의 마우스 모델을 행동 자유롭게 녹아웃 수있는 세포 메커니즘을 연구하는 데 사용할 수있는 방법에 대해 설명합니다. 

비디오: Long-term Potentiation of Perforant Pathway-dentate Gyrus Synapse in Freely Behaving Mice

Mouse Short- and Long-term Locomotor Activity Analyzed by Video Tracking Software

Locomotor activity (LMA) is a simple and easily performed measurement of behavior in mice and other rodents. Improvements in video tracking software (VTS) have allowed it to be coupled to LMA testing, dramatically improving specificity and sensitivity when compared to the line crossings method with manual scoring. In addition, VTS enables high-throughput experimentation. While similar to automated video tracking used for the open field test (OFT), LMA testing is unique in that it allows mice to remain in their home cage and does not utilize the anxiogenic stimulus of bright lighting during the active phase of the light-dark cycle. Traditionally, LMA has been used for short periods of time (mins), while longer movement studies (hrs-days) have often used implanted transmitters and biotelemetry. With the option of real-time tracking, long-, like short-term LMA testing, can now be conducted using videography. Long-term LMA testing requires a specialized, but easily constructed, cage so that food and water (which is usually positioned on the cage top) does not obstruct videography. Importantly, videography and VTS allows for the quantification of parameters, such as path of mouse movement, that are difficult or unfeasible to measure with line crossing and/or biotelemetry. In sum, LMA testing coupled to VTS affords a more complete description of mouse movement and the ability to examine locomotion over an extended period of time.

Locomotor activity (LMA) is a simple and easily performed measurement of behavior in mice. Coupling of video tracking software (VTS) and LMA allows for the improvement of specificity and sensitivity, especially when compared with the manual, line crossing method of LMA analysis. Additionally VTS allows long-term tracking of mouse LMA.

마우스의 단기 및 장기 전위의 활동은 영상 추적 소프트웨어에 의해 분석

Locomotor  activity (LMA) is a simple and easily performed measurement of behavior in mice  and other rodents. Improvements in video tracking software ...

연구

행동분석학

Construction of Microdrive Arrays for Chronic Neural Recordings in Awake Behaving Mice

State-of-the-art electrophysiological recordings from the brains of freely behaving animals allow researchers to simultaneously examine local field potentials (LFPs) from populations of neurons and action potentials from individual cells, as the animal engages in experimentally relevant tasks. Chronically implanted microdrives allow for brain recordings to last over periods of several weeks. Miniaturized drives and lightweight components allow for these long-term recordings to occur in small mammals, such as mice. By using tetrodes, which consist of tightly braided bundles of four electrodes in which each wire has a diameter of 12.5 &mu;m, it is possible to isolate physiologically active neurons in superficial brain regions such as the cerebral cortex, dorsal hippocampus, and subiculum, as well as deeper regions such as the striatum and the amygdala. Moreover, this technique insures stable, high-fidelity neural recordings as the animal is challenged with a variety of behavioral tasks. This manuscript describes several techniques that have been optimized to record from the mouse brain. First, we show how to fabricate tetrodes, load them into driveable tubes, and gold-plate their tips in order to reduce their impedance from M&Omega; to K&Omega; range. Second, we show how to construct a custom microdrive assembly for carrying and moving the tetrodes vertically, with the use of inexpensive materials. Third, we show the steps for assembling a commercially available microdrive (Neuralynx VersaDrive) that is designed to carry independently movable tetrodes. Finally, we present representative results of local field potentials and single-unit signals obtained in the dorsal subiculum of mice. These techniques can be easily modified to accommodate different types of electrode arrays and recording schemes in the mouse brain.

The design and assembly of microdrives for in vivo electrophysiological recordings of brain signals from the mouse is described. By attaching microelectrode bundles to sturdy driveable carriers, these techniques allow for long-term and stable neural recordings. The lightweight design allows for unrestricted behavioral performance by the animal following drive implantation.

깨어있는 행동을 한 쥐의 만성 신경 녹음을위한 마이크로 드라이브 배열의 건설

State-of-the-art electrophysiological recordings from the brains of freely behaving animals allow researchers to simultaneously examine local field ...

Trace Fear Conditioning in Mice

In this experiment we present a technique to measure learning and memory. In the trace fear conditioning protocol presented here there are five pairings between a neutral stimulus and an unconditioned stimulus. There is a 20 sec trace period that separates each conditioning trial. On the following day freezing is measured during presentation of the conditioned stimulus (CS) and trace period. On the third day there is an 8 min test to measure contextual memory. The representative results are from mice that were presented with the aversive unconditioned stimulus (shock) compared to mice that received the tone presentations without the unconditioned stimulus. Trace fear conditioning has been successfully used to detect subtle learning and memory deficits and enhancements in mice that are not found with other fear conditioning methods. This type of fear conditioning is believed to be dependent upon connections between the medial prefrontal cortex and the hippocampus. One current controversy is whether this method is believed to be amygdala-independent. Therefore, other fear conditioning testing is needed to examine amygdala-dependent learning and memory effects, such as through the delay fear conditioning.

In the following experiment we describe a protocol for trace fear conditioning in mice. This type of associative memory includes a trace period that separates the neutral stimulus and the unconditioned stimulus.

생쥐의 공포 컨디셔닝을 추적

In this experiment we present a technique to measure learning and memory. In the trace fear conditioning protocol presented here there are five pairings ...

The Modified Hole Board - Measuring Behavior, Cognition and Social Interaction in Mice and Rats

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure multiple dimensions of unconditioned behavior in small laboratory mammals (e.g., mice, rats, tree shrews and small primates). This paradigm is a valuable alternative for the use of a behavioral test battery, since a broad behavioral spectrum of an animal&#8217;s behavioral profile can be investigated in one single test.
The apparatus consists of a box, representing the &#8216;protected&#8217; area, separated from a group compartment. A board, on which small cylinders are staggered in three lines, is placed in the center of the box, representing the &#8216;unprotected&#8217; area of the set-up. The cognitive abilities of the animals can be measured by baiting some cylinders on the board and measuring the working and reference memory. Other unconditioned behavior, such as activity-related-, anxiety-related- and social behavior, can be observed using this paradigm. Behavioral flexibility and the ability to habituate to a novel environment can additionally be observed by subjecting the animals to multiple trials in the mHB, revealing insight into the animals&#8217; adaptive capacities.
Due to testing order effects in a behavioral test battery, na&#239;ve animals should be used for each individual experiment. By testing multiple behavioral dimensions in a single paradigm and thereby circumventing this issue, the number of experimental animals used is reduced. Furthermore, by avoiding social isolation during testing and without the need to food deprive the animals, the mHB represents a behavioral test system, inducing if any, very low amount of stress.

This protocol describes the modified hole board, which is a behavioral test set-up that comprises the characteristics of an open field and a traditional hole board. This set-up enables the differential analysis of unconditioned behavior of small laboratory mammals as well as the analysis of cognitive abilities.

수정 된 구멍 보드 - 마우스 및 쥐의 행동,인지 및 사회적 상호 작용을 측정

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure ...

A Novel Experimental and Analytical Approach to the Multimodal Neural Decoding of Intent During Social Interaction in Freely-behaving Human Infants

Understanding typical and atypical development remains one of the fundamental questions in developmental human neuroscience. Traditionally, experimental paradigms and analysis tools have been limited to constrained laboratory tasks and contexts due to technical limitations imposed by the available set of measuring and analysis techniques and the age of the subjects. These limitations severely limit the study of developmental neural dynamics and associated neural networks engaged in cognition, perception and action in infants performing &#8220;in action and in context&#8221;. This protocol presents a novel approach to study infants and young children as they freely organize their own behavior, and its consequences in a complex, partly unpredictable and highly dynamic environment. The proposed methodology integrates synchronized high-density active scalp electroencephalography (EEG), inertial measurement units (IMUs), video recording and behavioral analysis to capture brain activity and movement non-invasively in freely-behaving infants. This setup allows for the study of neural network dynamics in the developing brain, in action and context, as these networks are recruited during goal-oriented, exploration and social interaction tasks.

This protocol presents a novel methodology for the neural decoding of intent from freely-behaving infants during unscripted social interaction with an actor. Neural activity is acquired using non-invasive high-density active scalp electroencephalography (EEG). Kinematic data is collected with inertial measurement units and supplemented with synchronized video recording.

인간의 유아를 자유롭게 행동의 사회적 상호 작용하는 동안 의도 모드의 신경 디코딩에 소설 실험 및 분석 접근

Understanding typical and atypical development remains one of the fundamental questions in developmental human neuroscience. Traditionally, experimental ...

A Pressure Injection System for Investigating the Neuropharmacology of Information Processing in Awake Behaving Macaque Monkey Cortex

The top-down modulation of feed-forward cortical information processing is functionally important for many cognitive processes, including the modulation of sensory information processing by attention. However, little is known about which neurotransmitter systems are involved in such modulations. A practical way to address this question is to combine single-cell recording with local and temporary neuropharmacological manipulation in a suitable animal model. Here we demonstrate a technique combining acute single-cell recordings with the injection of neuropharmacological agents in the direct vicinity of the recording electrode. The video shows the preparation of the pressure injection/recording system, including preparation of the substance to be injected. We show a rhesus monkey performing a visual attention task and the procedure of single-unit recording with block-wise pharmacological manipulations.

Here, we show the pressure injection of neuropharmacological substances during single-cell recording in an awake, behaving macaque monkey. This procedure allows pharmacological manipulation in the direct vicinity of a cortical recording site.

깨어되는 행동 원숭이 원숭이 코어 텍스에서 정보 처리의 신경 약리학 조사에 대한 압력 분사 시스템

The top-down modulation of feed-forward cortical information processing is functionally important for many cognitive processes, including the modulation ...

Multi-layer Cortical Ca2+ Imaging in Freely Moving Mice with Prism Probes and Miniaturized Fluorescence Microscopy

In vivo circuit and cellular level functional imaging is a critical tool for understanding the brain in action. High resolution imaging of mouse cortical neurons with two-photon microscopy has provided unique insights into cortical structure, function and plasticity. However, these studies are limited to head fixed animals, greatly reducing the behavioral complexity available for study. In this paper, we describe a procedure for performing chronic fluorescence microscopy with cellular-resolution across multiple cortical layers in freely behaving mice. We used an integrated miniaturized fluorescence microscope paired with an implanted prism probe to simultaneously visualize and record the calcium dynamics of hundreds of neurons across multiple layers of the somatosensory cortex as the mouse engaged in a novel object exploration task, over several days. This technique can be adapted to other brain regions in different animal species for other behavioral paradigms.

Multi-layer Cortical Ca2+ Imaging in Freely Moving Mice with Prism Probes and Miniaturized Fluorescence Microscopy

Here, we present a procedure for performing large-scale Ca2+ imaging with cellular-resolution across multiple cortical layers in freely moving mice. Hundreds of active cells can be observed simultaneously using a miniature, head-mounted microscope coupled with an implanted prism probe.

다층 피질 칼슘<sup&gt; 2+</sup&gt; 프리즘 프로브 및 소형 형광 현미경으로 자유롭게 움직이는 마우스에서 이미징

In vivo circuit and cellular level functional imaging is a critical tool for understanding the brain in action. High resolution imaging of mouse cortical ...

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer scale. However, current methods mostly rely on tethered cable recordings or only use unidirectional systems, allowing either recording or stimulation of neural activity, but not at the same time or same target. Here, a new wireless, bidirectional device for simultaneous multichannel recording and stimulation of neural activity in freely behaving rats is described. The system operates through a single portable head stage that both transmits recorded activity and can be targeted in real-time for brain stimulation using a telemetry-based multichannel software. The head stage is equipped with a preamplifier and a rechargeable battery, allowing stable long-term recordings or stimulation for up to 1 h. Importantly, the head stage is compact, weighs 12 g (including battery) and thus has minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire, making the method applicable to a broad set of behavioral tasks. Moreover, the method has the major advantage that the effect of brain stimulation on neural activity and behavior can be measured simultaneously, providing a tool to assess the causal relationships between specific brain activation patterns and behavior. This feature makes the method particularly valuable for the field of deep brain stimulation, allowing precise assessment, monitoring, and adjustment of stimulation parameters during long-term behavioral experiments. The applicability of the system has been validated using the inferior colliculus as a model structure.

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

A wireless, bidirectional system for multi-channel neural recordings and stimulation in freely behaving rats is introduced. The system is light and compact, thus having minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire. Moreover, this bidirectional system provides a sophisticated tool to assess causal relationships between brain activation patterns and behavior.

무선, Vivo에서 녹음 하 고 자유롭게 행동 하는 쥐에서 신경 활동의 자극에 대 한 양방향 인터페이스

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer ...

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer's Disease, Using IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive decline, such as Alzheimer&#39;s disease (AD), have become a promising tool to elucidate the underlying mechanisms and promote the therapeutic advances. An important step is the validation and characterization of expected behavioral abnormality in the models, in the case of AD, cognitive decline. The long-term behavioral investigations of laboratory animals to study the effect of aging demand substantial efforts from researchers. The IntelliCage system is a high-throughput and cost-effective test battery for mice that eliminates the need for daily human handling. Here, we describe how the system is utilized in the long-term phenotyping of a genetic Alzheimer&#39;s disease model, specifically focusing on the cognitive functions. The experiment employs repeated battery of tests that assess spatial learning and executive functions. This cost-effective age-dependent phenotyping allows us to identify the transient and/or permanent effects of genes on various cognitive aspects.

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer&#039;s Disease, Using IntelliCage

This paper describes a protocol for cognitive assessments for genetic models of the Alzheimer&#39;s disease using the IntelliCage system, which is a high throughput automated behavioral monitoring system with operant conditioning.

자동화, Alzheimer의 질병, IntelliCage를 사용 하 여 여러 유전자 모델에서 인지 기능에 대 한 장기적인 행동 분석 결과

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive ...

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials and Electrocorticograms in Response to Nociceptive Laser Stimuli from Freely Moving Rats

Electrocortical responses, elicited by laser heat pulses that selectively activate nociceptive free nerve endings, are widely used in many animal and human studies to investigate the cortical processing of nociceptive information. These laser-evoked brain potentials (LEPs) consist of several transient responses that are time-locked to the onset of laser stimuli. However, the functional properties of the LEP responses are still largely unknown, due to the lack of a sampling technique that can simultaneously record neural activities at the surface of the cortex (i.e., electrocorticogram [ECoG] and scalp electroencephalogram [scalp EEG]) and inside the brain (i.e., local field potential [LFP]). To address this issue, we present here an animal protocol using freely moving rats. This protocol is composed of three main procedures: (1) animal preparation and surgical procedures, (2) a simultaneous recording of ECoG and LFP in response to nociceptive laser stimuli, and (3) data analysis and feature extraction. Specifically, with the help of a 3D-printed protective shell, both ECoG and LFP electrodes implanted on the rat&#39;s skull were securely held together. During data collection, laser pulses were delivered on the rat&#39;s forepaws through gaps in the bottom of the chamber when the animal was in spontaneous stillness. Ongoing white noise was played to avoid the activation of the auditory system by the laser-generated ultrasounds. As a consequence, only nociceptive responses were selectively recorded. Using the standard analytical procedures (e.g., band-pass filtering, epoch extraction, and baseline correction) to extract stimulus-related brain responses, we obtained results showing that LEPs with a high signal-to-noise ratio were simultaneously recorded from ECoG and LFP electrodes. This methodology makes the simultaneous recording of ECoG and LFP activities possible, which provides a bridge of electrocortical signals at the mesoscopic and macroscopic levels, thereby facilitating the investigation of nociceptive information processing in the brain.

We developed a technique that simultaneously records both electrocorticography and local field potentials in response to nociceptive laser stimuli from freely moving rats. This technique helps establish a direct relationship of electrocortical signals at the mesoscopic and macroscopic levels, which facilitates the investigation of nociceptive information processing in the brain.

대뇌 피 질의 로컬 필드 전위 및 응답 Nociceptive 레이저 자극으로 자유롭게 이동 하는 쥐에서 Electrocorticograms의 동시 녹음

Electrocortical responses, elicited by laser heat pulses that selectively activate nociceptive free nerve endings, are widely used in many animal and ...