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Redes corticais são controlados por um conjunto de pequenos, mas diversificada de interneurónios inibitórios. Investigação funcional dos interneurônios, portanto, requer a gravação específica e rigorosa identificação. Descrito aqui é uma abordagem conjunta, envolvendo gravações de células inteiras de pares simples ou synaptically acoplados de neurônios com rotulagem intracelular, post-hoc Análise morfológica e imunocitoquímica.
GABAérgicos interneurónios inibitórios desempenham um papel central em circuitos neuronais do cérebro. Interneurônios compreendem um pequeno subconjunto da população neuronal (10-20%), mas mostram um alto nível de heterogeneidade fisiológica, morfológica e neuroquímica, refletindo suas diversas funções. Portanto, a investigação de interneurônios fornece importantes insights sobre os princípios de organização e função dos circuitos neuronais. Isso, no entanto, requer uma abordagem fisiológica e neuroanatomical integrada para a seleção e identificação dos tipos interneuron individuais. Whole-cell patch-clamp gravação de fatias cerebrais agudos de animais transgénicos, que expressam proteínas fluorescentes sob os promotores de marcadores específicos de Interneuron, fornece um método eficiente para alvejar e electrofisiologicamente caracterizar as propriedades intrínsecas e sinápticos dos tipos Interneuron específicos. Combinado com marcação com corante intracelular, esta abordagem pode ser estendida com post-hoc moanálise rphological e imunocitoquímica, permitindo a identificação sistemática dos neurônios registrados. Estes métodos podem ser adaptados para atender uma ampla gama de questões científicas a respeito propriedades funcionais de diversos tipos de neurônios corticais.
Circuitos neuronais do hipocampo têm sido objecto de intenso escrutínio, no que diz respeito a ambos anatomia e fisiologia, devido ao seu papel essencial na aprendizagem e na memória, bem como navegação espacial em humanos e roedores. De igual modo, o proeminente, mas simples organização laminar do hipocampo torna esta região um objecto preferido de estudos sobre as propriedades estruturais e funcionais das redes corticais.
Circuitos do hipocampo são constituídos por células excitatórias principais (> 80%) e um menor (10-20%), mas coorte altamente diversificada de interneurónios inibitórios 1-3. Interneurônios libertar ácido γ-aminobutírico (GABA) a partir dos seus terminais de axónios, que actua em receptores ionotrópicos rápido GABA A (GABAA Rs) e receptores de GABA B metabotrópicos lentas (Rs GABA B) 4. Estes mecanismos inibidores contrabalançar excitação e regular a excitabilidade de células principais, e, assim, otempo ir e padrão de descarga. No entanto, o GABA libertado interneurónios actua não só em células principais, mas também nos próprios 5,6 interneurónios. Receptores pré e pós-sinápticos mediar regulação por feedback e interações mútuas inibitórios entre os vários tipos de interneuron. Estes mecanismos inibitórios em redes interneuron se acredita serem fundamentais para a geração e formação de padrões de atividade da população, em especial as oscilações em diferentes freqüências 7.
De célula inteira gravação patch-clamp é um método bem estabelecido para o exame das propriedades intrínsecas e interações sinápticas de neurônios. No entanto, devido à grande diversidade de tipos de Interneuron, investigação de interneurónios inibitórios requer rigorosa identificação das células gravadas. Como tipos interneuron hipocampo são características distintas morfológicas e neuroquímicas expressão do marcador, anatômico combinado e imunocitoquímica eXAME pode fornecer um meio para determinar preciso 6,8,9 identidade interneuron.
No presente trabalho, descrevemos uma abordagem experimental em que de célula inteira gravações de patch-clamp de neurônios individuais ou pares synaptically acoplados são combinados com rotulagem intracelular, seguido pelo post-hoc análise morfológica e imunocitoquímica, permitindo a caracterização de lento GABA B mediada pelo receptor efeitos inibitórios em interneurónios identificados. Como exemplo, vamos nos concentrar em um tipo principal de interneuron, um subconjunto das chamadas "células cesta" (BC), que inerva o Soma e proximal dendritos de suas metas pós-sinápticos e é caracterizada por um "spiking rápido" (FS) descarregar padrão, um axónio densamente cobrindo a camada de corpo celular e a expressão da proteína de ligação a parvalbumina de cálcio (PV) 10,11. Esses interneurônios exibir grandes correntes inibitórios pós-sinápticos, bem como pré destaquemodulação sináptica da sua saída sináptica, em resposta ao GABA B R activação 12. A combinação das técnicas aqui descritas podem ser aplicadas igualmente bem para investigar mecanismos intrínsecos ou sinápticas em uma variedade de outros tipos de neurónios identificados.
Declaração de Ética: Todos os procedimentos e manutenção de animais foram realizados de acordo com as diretrizes institucionais, a lei alemã Bem-Estar Animal, o Conselho Europeu a Directiva 86/609 / CEE do Conselho relativa à protecção dos animais, e as orientações das autoridades locais (Berlim, T-0215/11 )
1 Preparação de fatias Agudo-hipocampo
2 Fabricação e Enchimento de gravação pipetas
3. Whole Cell Gravação patch-clamp de FS-ins
4. Extracelular Estimulação Elétrica para evocar respostas GABA B R-mediadas
5. emparelhados Gravações de synaptically acopladas FS-IN e PCs CA1
6 Análise de propriedades eletrofisiológicas
7 Visualização e Imunocitoquímica de FS-Ins
8 Imagem e Reconstrução de Visualized FS-Ins
Desde que a qualidade é apreciável fatia boa, registrando tanto PCs CA1 e FS-ins podem ser alcançados com um mínimo de dificuldade. A linhagem de ratos transgênicos expressando Venus / YFP sob o promotor vGAT 13 não inequivocamente identificar FS-ins, ou de fato BCs. No entanto gravações de INs e em torno de str. piramidal, em que a densidade de FS-ins é tipicamente uma alta, resulta em um maior probabilidade de seleccionar FS-Ins (Figura 2B). FS-ins podem ser dis...
Nós descrevemos um método que combina técnicas eletrofisiológicas e neuroanatômicas para caracterizar funcionalmente neurônios morphologically- e identificados neuroquimicamente in vitro; em especial, os diversos tipos de Ins inibitórios corticais. Os principais aspectos do processo são: (1) pré-seleção de potenciais INs; (2) gravação intracelular e visualização neurônio; e, finalmente, (3) análise morfológica e imunocitoquímica de Ins gravados. Embora este estudo dirigiu-ins PV, em particular, o prot...
Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.
Os autores agradecem a Ina Wolter pelo seu excelente assistência técnica. Ratos transgênicos VGAT-Vênus foram gerados pelos drs. Y. Yanagawa, M. Hirabayashi e Y. Kawaguchi no Instituto Nacional de Ciências Fisiológicas, Okazaki, Japão, usando pCS2-Venus fornecido pelo Dr. A. Miyawaki.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Transgenic vGAT-venus rats | - | - | see Uematsu et al., 2008 |
Venus (515 nm) goggles | BLS Ltd., Hungary | - | - |
Dissection tools | i.e. FST | - | For brain removal |
Vibratome | Leica | VT1200S | Or other high end vibratome with minimal vertical oscillation |
Slice holding chambers | - | - | Custom-made in lab |
Upright IR-DIC microscope | Olympus, Japan | BX50WI | With micromanipulator system; i.e. Luigs and Neumann, Kleindiek etc. |
CCD camera | Till Photonics | VX55 | |
505 nm LED system | Cairn Research | OptiLED system | Or mercury lamp or other LED system i.e. CooLED. |
Multiclamp 700B | Axon Instruments | Alternatively 2x Axopatch 200B amplifiers | |
WinWCP acquisition software | John Dempster, Strathclyde University | - | Any quality acquisition software could be used, i.e. EPHUS, pClamp, Igor etc. |
Electrode Puller | Sutter | P-97 | Used with box-filament |
Borosilicate pipette glass | Hilgenberg, Germany | 1405020 | 2 mm outer, 1 mm inner diameter, no filament |
Peristaltic pump | Gilson | Minipuls | Other pumps or gravity feed could be used instead |
Digital Thermometer | - | - | Custom made |
Digital Manometer | Supertech, Hungary | - | |
Isolated constant voltage stimulator | Digitimer, Cambridge | DS-2A | - |
Biocytin | Invitrogen | B1592 | Otherwise known as ε-Biotinoyl-L-Lysine |
DL-AP5(V) disodium salt | Abcam Biochemicals | ab120271 | |
DNQX disodium salt | Abcam Biochemicals | ab120169 | Alternatively NBQX or CNQX |
Gabazine (SR95531) | Abcam Biochemicals | ab120042 | Alternatively bicuculline methiodide |
R-Baclofen | Abcam Biochemicals | ab120325 | |
CGP-55,845 hydrochloride | Tocris | 1248 | |
Streptavidin 647 | Invitrogen | S32357 | |
anti-PV mouse monoclonal antibody | Swant, Switzerland | 235 | Working concentration 1:5000-1:10,000 |
anti-mouse secondary antibody | Invitrogen | A11030 | If using Venus or GFP rodent using a red-channel (i.e. 546 nm) is advisable. |
Normal Goat Serum | Vector Labs | S-1000 | |
Microscopy slides | - | - | Any high quality brand |
Glass coverslips | - | - | Usually 22 x 22 mm |
Agar spacers | - | - | Agar block, cut on vibratome to 300 μm |
Laser scanning confocal microscope | Olympus, Japan | Fluoview FV1000 | Or other comparable system |
Fiji (Fiji is just ImageJ) | http://fiji.sc/Fiji | - | See Schindelin et al., 2012 |
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