Name: recording gamma band oscillations in pedunculopontine nucleus neurons
Uploaded: 2016-09-14T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Recording Gamma Band Oscillations in Pedunculopontine Nucleus Neurons at JoVE.com

This work was supported by core facilities of the Center for Translational Neuroscience supported by NIH award P20 GM103425 and P30 GM110702 to Dr. Garcia-Rill. This work was also supported by grants from FONCYT-Agencia Nacional de Promoci&#242;n Cient&#236;fica y Tecnol&#242;gica; BID 1728 OC.AR. PICT-2012-1769 and UBACYT 2014-2017 #20120130101305BA (to Dr. Urbano).

Tüm deneysel protokoller Arkansas Tıbbi Bilimler Üniversitesi (Protokol numarası # 3593) Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi tarafından onaylanmış ve bakım ve laboratuvar hayvanlarının kullanımına ilişkin Sağlık kılavuzların National Institutes ile anlaşma idi. Standart yapay beyin omurilik sıvısının hazırlanması 1. (CSF) <ol><li> Stok Çözeltisi A Hazırlanması <ol><li> kimyasal ilave edilmeden önce, temiz bir 1 L&#39;lik bir kap için distile su, 700 ml ilave edilir. </li><li> Sürekli 500 ml bir hacme karıştırılırken, NaCI 136,75 g KCI 6.99 g, MgSO 4 2.89 g, ve NaH 2 PO 4 2.83 g ekleyin. </li><li> Seyreltildikten sonra 1 L bir son hacme ulaşmak için daha fazla damıtılmış su ekleyin, her bir bileşiğin nihai konsantrasyon 117 mM NaCI, 4.69 mM KCI olduğu, 1.2 ila 4 mm MgSO, ve 1.18 mM NaH 2 PO 4. </li><li> 2 hafta boyunca 4 ° C&#39;de buzdolabında tutun. </li></ol></li><li> Stok Çözeltisi B&#39;nin Hazırlanması <ol><li> kimyasal ilave edilmeden önce, temiz bir 1 L çanağa damıtılmış 700 ml su ekleyin. </li><li> Sürekli 500 ml bir hacme karıştırılırken, D-glukoz 41.45 g NaHCO 3 41.84 g ekleyin. </li><li> Seyreltildikten sonra 1 L bir son hacme ulaşmak için daha fazla damıtılmış su ekleyin, her bir bileşiğin nihai konsantrasyon 11.5 mM D-glikoz ve 24.9 mM NaHCO 3&#39;tür. </li><li> 2 hafta boyunca 4 ° C&#39;de buzdolabında tutun. </li><li> Her deney karışımı önce 50 50 ml stok B ile stok ml sürekli karbojen (-% 5 CO2 karışımı% 95 O 2) ile oksijene ederken nihai konsantrasyon aCSF solüsyon elde etmek ve oda sıcaklığında bırakın damıtılmış su ile 1 L&#39;ye getir en az 30 dakika karıştırıldı. Sadece her bir deney başında nihai konsantrasyon aCSF hazırlayın ve günün sonunda atın. </li></ol></li></ol> Sakkaroz-yapay beyin omurilik sıvısının 2. Hazırlık(Sakroz-CSF) <ol><li> Stok Çözeltisi C hazırlanması <ol><li> kimyasal ilave edilmeden önce, temiz bir 1 L&#39;lik bir kap için distile su, 700 ml ilave edilir. </li><li> Sürekli damıtık su 500 mi karıştırılırken, sükroz, 240 g, NaHCO 3 6.55 g, KCI 0.671 g, MgCl2 4.88 g, CaCI2 0.22 g askorbik asit, 0.21 g ekleyin. </li><li> Seyreltildikten sonra 1 L bir son hacme ulaşmak için daha fazla damıtılmış su ekleyin, her bir bileşiğin nihai konsantrasyon 701,1 mM sakaroz, 78 mM NaHCO 3, 9 mM KCI, 24 mM MgCl2, 1.5 mM CaCl2 ve 1.2 mM askorbik asit . </li><li> en fazla bir hafta boyunca 4 ° C&#39;de stok çözeltisi C tutun. </li><li> Her deney karışımı önce sürekli bir karbojen (% 95 O 2-5% CO2 karışımı) ile oksijene ise son konsantrasyonda sukroz-CSF çözelti elde etmek ve oda sıcaklığında bırakın distile su, 600 ml stok C, 50 ml, 300 mi en az 30 dakika karıştırıldı. </li></ol&gt; </li></ol> 3. Dilim Hazırlık <ol><li> karbojen ile oksijene, buz içinde 100 mi sükroz aCSF çözeltisi ile temiz bir beher yerleştirilir ve 0.1 M NaOH solüsyonu birkaç damla eklenirken bir pH metre kullanılarak 7.4 pH düzeltme (zaman pH &lt;7.4) ya da 0.1 M HCI çözeltisi ( pH&gt; 7.4). </li><li> sakaroz-aCSF ile bir vibratome bir kesim odasına kadar doldurun ve oksijen. Kesme odasına bağlanmış gliserol tabanlı soğutma sistemi açın ve 0 kadar soğuması için 15 dakika bekleyin - 4 ° C. </li><li> (; &lt;50 ul son hacim ile 70 mg / kg, ip), Ketamin ile (yetişkin Zamanlı gebe Sprague-Dawley fareleri ile 12 yaş 9) yavrular anestezisi. yavru sakin olduğunda, çift o kuyruk tutam refleks yoktur edin. </li><li> yavrular başını kesmek. <ol><li> Bir karbonlu çelik neşter bıçak kullanarak geri ve forseps kullanarak yanlara cilt çekin önden uzunlamasına kafa cildi kesin. sc hareketli beyini çevreleyen kemik kesmekyanal issors ve tamamen beyin açığa çıkarın. </li><li> Sonra hızla (başlangıçta hafifçe en kaudal alanlara doğru en rostral beyni dışarı itmek için koku ampul altına) bir spatula kullanarak beyin kaldırmak. Yavaşça buzla soğutulmuş oksijenli sükroz yapay beyin omurilik sıvısı (sükroz-CSF) içine beyin itin. </li></ol></li><li> (Yarımkürede yaklaşık üçte birini öldürmesi) sağ hemisfer bir parasagital kesim olun ve manyetik içeren sagital 400 mikron bölümleri kesmek için bir vibroslicer kesme odasına sabit olacak bir metalik diske beynin kesilmiş tarafını tutkal pedunculopontine çekirdeği (PPN). bütün hücre patch-clamp kayıtları önce 45 dakika boyunca oda sıcaklığında PPN dilimleri tutun. </li></ol> PPN Dilimleri 4. Kayıtlar Gamma-bant Salınımlılığı <ol><li> Potasyum glukonat hücre içi Çözüm hazırlanması (High-K + Çözümü) <ol><li> Yerleştirmekdistile su 10 ml ile temiz bir beher buz. K + -gluconate, 90,68 mg phosphocreatine di Tris tuz, 47.66 mg HEPES, 1.5 mg EGTA, 40.58 mg Mg 2+ ATP ve 4 mg Na + 2 -GTP: Sürekli eklemek karıştırırken. </li><li> KOH 7.3 (damıtılmış su içinde 100 mM), pH ayarlama. 20 mL&#39;lik bir son hacme ulaşmak için saf su ekle. 290 mOsm - gerekli olduğunda, 280 olarak sakaroz (damıtılmış su içinde 100 mM) ile, ozmolarite ayarlayın. Seyreltildikten sonra, her bir bileşiğin nihai konsantrasyon 124 mM K + -gluconate olan, 10 mM fosfokreatin di Tris tuzu, 10 mM HEPES, 0.2 mM EGTA, 4 mM Mg2 + -ATP ve 0.3 mM, Na + 2 -GTP. </li><li> Kısım hücre 1 ml tüpler çözeltiler ve dondurularak -20 ° C&#39;de ilave edildi. günde bir kısım kullanın ve deneyler süresince 4 ° C&#39;de tutun. </li></ol></li><li> Tüm hücre yama Kelepçe Kayıtlar <ol><li> bir daldırma bölmesi dilimleri yerleştirin ve oksijenli ile (1.5 mL / dakika) ile perfüze(% 95 O2 - CO2,% 5), aşağıdaki reseptör antagonistlerini içeren CSF: Selektif NMDA reseptör antagonisti, bir 2-amino-5-phosphonovaleric asit (APV, 40 uM), rekabetçi AMP A / kainat bir glutamat reseptör antagonisti 6-siyano-7- nitrokuinoksalin-2,3-dion (CNQX, 10 uM), glisin reseptör antagonisti striknin (STR, 10 uM), belirli bir GABA A reseptör antagonisti gabazine (GBZ, 10 uM) ve sodyum kanal bloke tetrodoksin (TTX 3μM) NOT: sonuçlar ve rakamlar, bu antagonistleri toplu olarak sinaptik bloker veya SBs adlandırılır. </li><li> Kayıt yama pipetler dolgu, bir ticari olarak elde edilebilen parça pipet dolgu maddeleri kullanılarak hücre içi yüksek K + çözeltisi (Direnç 2-7 MQ 1,0 mm dış çapı ve 0.6 mm iç çap normal, ticari olarak temin edilebilir kalın duvarlı borosilikat cam kılcal yapılmış) çözelti filtre. onun amplifikatörün tutucu pipet yerleştirin. Küçük bir pos uygulaBir üç yollu vanaya bağlı bir silikon tüp kullanılarak pipet sahibine bağlı 1 ml&#39;lik şırınga ile gösterilmiş pozitif basıncı. Bir yama kelepçe amplifikatör pipet tutucu arka bağlayın. </li><li> yakın kızılötesi diferansiyel girişim kontrast optik kombine bir 4X objektif kullanılarak PPN çekirdeğe yakın bir mekanik mikromanipülatör kullanarak kayıt pipet hareket ettirin. NOT: PPN çekirdeği superior serebellar sapı ile dilimler dorsal görülebilir (SCP; akson kalın bir paket olarak gözlemlenebilir). Kayıt pipetler PPN&#39;nin yerleşmişti sapı arka ucuna dorsal hemen bulunduğu compactadaki, pars. </li><li> 40X suya daldırma lens kullanarak görüntülenmiştir iken PPN nöron ile temas halinde kayıt pipet getirin ve hızla hücre ile bir mühür formu negatif emiş uygulanır. </li><li> Üreticinin protokolü kullanılarak negatif emme sırasında pipet direnci izlemek için gerilim kelepçe mühür yazılımını kullanın. <ol><li> Ne zaman olumsuz suction yavaş yavaş artar ve pipet ucu yama-kelepçe monitör tarafından okuma direnç değerleri 80 ulaşır - hızla mV -50 ve negatif basınç serbest tutma potansiyeli değiştirmek, 100 Mohm. Sürekli nöronun membran ve elektrik ile erişim tam hücre konfigürasyonunda elde edilir yırtılma girene kadar, emme uygulamak başlayın. </li><li> gerilim kelepçe mühür yazılımı ile ölçülen erişim direnç değerleri 10 MOhm veya daha yüksek ise, o zaman küçük miktarlarda negatif emme uygulayarak devam edin. </li></ol></li><li> Kapasitans telafi gerilim kelepçe modunda ve seri direnç (yani, yavaş ve hızlı geçici hücrenin zarı kırılması sonra gözlenen). Köprü değerleri telafi hızla geçerli kelepçe kayıt moduna geçmek ve (örneğin, amplifikatör düğmesini taşımak veya computer&#39;s fareyi kullanarak otomatik kompanzasyon menüsünü tıklayın). <ol><li> PPN nöronun sürekli dinlenme monitörü zar potansiyeli u kaydediliyorüreticinin protokolünü şarkı. depolarizan veya hiperpolarizan değerlere doğru membran potansiyeli kayması istirahat, daha sonra optimum -50 mV nihai değerini tutmak için doğru akım (100 pA kadar) küçük miktarlarda kullanın. NOT: -48 mV istikrarlı istirahat membran potansiyeli (RMP) veya daha fazla hiperpolarize (yani, RMP &lt;-48 mV) ile sadece PPN nöronlar tutun. </li></ol></li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Profice, 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=Neurophysiological+evaluation+of+the+pedunculopontine+nucleus+in+humans.">Neurophysiological evaluation of the pedunculopontine nucleus in humans.</a> J. Neural. Transm (Vienna). 118 (10), 1423-1429 (2011).</li><li>Steriade, M., Datta, S., Pare, D., Oakson, G., Curro Dossi, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+activities+in+brain-stem+cholinergic+nuclei+related+to+tonic+activation+processes+in+thalamocortical+systems.">Neuronal activities in brain-stem cholinergic nuclei related to tonic activation processes in thalamocortical systems.</a> J. Neurosci. 10 (8), 2541-2559 (1990).</li><li>Steriade, M., Dossi, R. C., Pare, D., Oakson, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+oscillations+(20-40+Hz)+in+thalamocortical+systems+and+their+potentiation+by+mesopontine+cholinergic+nuclei+in+the+cat.">Fast oscillations (20-40 Hz) in thalamocortical systems and their potentiation by mesopontine cholinergic nuclei in the cat.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 88 (10), 4396-4400 (1991).</li><li>Deurveilher, S., Hennevin, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lesions+of+the+pedunculopontine+tegmental+nucleus+reduce+paradoxical+sleep+(PS)+propensity:+evidence+from+a+short-term+PS+deprivation+study+in+rats.">Lesions of the pedunculopontine tegmental nucleus reduce paradoxical sleep (PS) propensity: evidence from a short-term PS deprivation study in rats.</a> Eur. J. Neurosci. 13 (10), 1963-1976 (2001).</li><li>Steriade, M., Pare, D., Datta, S., Oakson, G., Curro Dossi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+cellular+types+in+mesopontine+cholinergic+nuclei+related+to+ponto-geniculo-occipital+waves.">Different cellular types in mesopontine cholinergic nuclei related to ponto-geniculo-occipital waves.</a> J. Neurosci. 10 (8), 2560-2579 (1990).</li><li>Steckler, T., Inglis, W., Winn, P., Sahgal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+pedunculopontine+tegmental+nucleus:+a+role+in+cognitive+processes?.">The pedunculopontine tegmental nucleus: a role in cognitive processes?.</a> Brain Res. Brain Res. Rev. 19 (3), 298-318 (1994).</li><li>Garcia-Rill, E., Simon, C., Smith, K., Kezunovic, N., Hyde, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+pedunculopontine+tegmental+nucleus:+from+basic+neuroscience+to+neurosurgical+applications:+arousal+from+slices+to+humans:+implications+for+DBS.">The pedunculopontine tegmental nucleus: from basic neuroscience to neurosurgical applications: arousal from slices to humans: implications for DBS.</a> J. Neural. Transm. 118 (10), 1397-1407 (2011).</li><li>Mazzone, 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=Implantation+of+human+pedunculopontine+nucleus:+a+safe+and+clinically+relevant+target+in+Parkinson's+disease.">Implantation of human pedunculopontine nucleus: a safe and clinically relevant target in Parkinson's disease.</a> Neuroreport. 16 (17), 1877-1881 (2005).</li><li>Simon, C., 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=Gamma+band+unit+activity+and+population+responses+in+the+pedunculopontine+nucleus.">Gamma band unit activity and population responses in the pedunculopontine nucleus.</a> J. Neurophysiol. 104 (1), 463-474 (2010).</li><li>Kezunovic, N., Urbano, F. J., Simon, C., Hyde, J., Smith, K., Garcia-Rill, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+behind+gamma+band+activity+in+pedunculopontine+nucleus+(PPN).">Mechanism behind gamma band activity in pedunculopontine nucleus (PPN).</a> Eur. J. Neurosci. 34 (3), 404-415 (2011).</li><li>Hyde, J. R., Kezunovic, N., Urbano, F. J., Garcia-Rill, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+properties+of+high+speed+calcium+oscillations+in+the+pedunculopontine+nucleus.">Spatiotemporal properties of high speed calcium oscillations in the pedunculopontine nucleus.</a> J. Appl. Physiol (1985). 115 (9), 1402-1414 (2013).</li><li>Llinas, R. R., Leznik, E., Urbano, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+binding+via+cortical+coincidence+detection+of+specific+and+nonspecific+thalamocortical+inputs:+a+voltage-dependent+dye-imaging+study+in+mouse+brain+slices.">Temporal binding via cortical coincidence detection of specific and nonspecific thalamocortical inputs: a voltage-dependent dye-imaging study in mouse brain slices.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99 (1), 449-454 (2002).</li><li>Boucetta, S., Cisse, Y., Mainville, L., Morales, M., Jones, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discharge+profiles+across+the+sleep-waking+cycle+of+identified+cholinergic,+gabaergic,+and+glutamatergic+neurons+in+the+pontomesencephalic+tegmentum+of+the+rat.">Discharge profiles across the sleep-waking cycle of identified cholinergic, gabaergic, and glutamatergic neurons in the pontomesencephalic tegmentum of the rat.</a> J. Neurosci. 34 (13), 4708-4727 (2014).</li><li>Datta, S., Siwek, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+cell+activity+patterns+of+pedunculopontine+tegmentum+neurons+across+the+sleep-wake+cycle+in+the+freely+moving+rats.">Single cell activity patterns of pedunculopontine tegmentum neurons across the sleep-wake cycle in the freely moving rats.</a> J. Neurosci. Res. 70 (4), 79-82 (2002).</li><li>Datta, S., Siwek, D. F., Stack, 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=Identification+of+cholinergic+and+non-cholinergic+neurons+in+the+pons+expressing+phosphorylated+cyclic+adenosine+monophosphate+response+element-binding+protein+as+a+function+of+rapid+eye+movement+sleep.">Identification of cholinergic and non-cholinergic neurons in the pons expressing phosphorylated cyclic adenosine monophosphate response element-binding protein as a function of rapid eye movement sleep.</a> Neuroscience. 163 (1), 397-414 (2009).</li><li>Kayama, Y., Ohta, M., Jodo, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Firing+of+'possibly'+cholinergic+neurons+in+the+rat+laterodorsal+tegmental+nucleus+during+sleep+and+wakefulness.">Firing of 'possibly' cholinergic neurons in the rat laterodorsal tegmental nucleus during sleep and wakefulness.</a> Brain Res. 569 (2), 210-220 (1992).</li><li>Sakai, K., El Mansari, M., Jouvet, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhibition+by+carbachol+microinjections+of+presumptive+cholinergic+PGO-on+neurons+in+freely+moving+cats.">Inhibition by carbachol microinjections of presumptive cholinergic PGO-on neurons in freely moving cats.</a> Brain Res. 527 (2), 213-223 (1990).</li><li>Lindsley, D. B., Bowden, J. W., Magoun, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+upon+the+EEG+of+acute+injury+to+the+brainstem+activating+system.">Effect upon the EEG of acute injury to the brainstem activating system.</a> Electroenceph. Clin. Neurophysiol. 1 (4), 475-486 (1949).</li><li>Moruzzi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+sleep-waking+cycle.">The sleep-waking cycle.</a> Ergeb. Physiol. 64, 1-165 (1972).</li><li>Moruzzi, G., Magoun, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+stem+reticular+formation+and+activation+of+the+EEG.">Brain stem reticular formation and activation of the EEG.</a> Electroenceph. Clin. Neurophysiol. 1 (4), 455-473 (1949).</li><li>Steriade, M., Constantinescu, E., Apostol, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlations+between+alterations+of+the+cortical+transaminase+activity+and+EEG+patterns+of+sleep+and+wakefulness+induced+by+brainstem+transections.">Correlations between alterations of the cortical transaminase activity and EEG patterns of sleep and wakefulness induced by brainstem transections.</a> Brain Res. 13 (1), 177-180 (1969).</li><li>Ishibashi, M., 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=Orexin+receptor+activation+generates+gamma+band+input+to+cholinergic+and+serotonergic+arousal+system+neurons+and+drives+an+intrinsic+Ca2++-dependent+resonance+in+LDT+and+PPT+cholinergic+neurons.">Orexin receptor activation generates gamma band input to cholinergic and serotonergic arousal system neurons and drives an intrinsic Ca2+ -dependent resonance in LDT and PPT cholinergic neurons.</a> Frontiers Neurol. 6, e120 (2015).</li><li>Brown, R. E., Winston, S., Basheer, R., Thakkar, M. M., McCarley, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+characterization+of+neurons+in+the+dorsolateral+pontine+REM+sleep+induction+zone+of+the+rat:+intrinsic+membrane+properties+and+responses+to+carbachol+and+orexins.">Electrophysiological characterization of neurons in the dorsolateral pontine REM sleep induction zone of the rat: intrinsic membrane properties and responses to carbachol and orexins.</a> Neuroscience. 143 (3), 739-755 (2006).</li><li>Goetz, L., 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=On+the+role+of+the+pedunculopontine+nucleus+and+mesencephalic+reticular+formation+in+locomotion+in+non-human+primates.">On the role of the pedunculopontine nucleus and mesencephalic reticular formation in locomotion in non-human primates.</a> J. Neurosci. 36 (18), 4917-4929 (2016).</li><li>Fraix, V., 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=Pedunculopontine+nucleus+area+oscillations+during+stance,+stepping+and+freezing+in+Parkinson's+disease.">Pedunculopontine nucleus area oscillations during stance, stepping and freezing in Parkinson's disease.</a> PLOS ONE. 8 (12), e83919 (2013).</li><li>Luster, B., Hyde, J., D'Onofrio, S., Urbano, F. J., Garcia-Rill, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+behind+gamma+band+activity+in+the+pedunculopontine+nucleus+(PPN).">Mechanisms behind gamma band activity in the pedunculopontine nucleus (PPN).</a> Abstr Soc Neurosci. 38, 257.20 (2014).</li><li>Luster, B., D'Onofrio, S., Urbano, F. J., Garcia-Rill, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-threshold+Ca2++channels+behind+gamma+band+activity+in+the+pedunculopontine+nucleus+(PPN).">High-threshold Ca2+ channels behind gamma band activity in the pedunculopontine nucleus (PPN).</a> Physiol. Rep. 3 (6), e12431 (2015).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

PPN nöronlar onları uyanık ya da REM uykusu sırasında değil, yavaş dalga uykusu 2,3,5,13-17 sırasında olan hayvanlardan elde in vivo kayıtları sırasında beta / gama bandı frekanslarında aksiyon potansiyelleri ateş izin içsel özelliklere sahiptir. PPN EEG kayıtları sırasında gama frekansları azaltılmış dışında yazarlar daha ön seviyelerinde olduğu beyin sapı terimleri göstermiştir. Beyin sapı lezyonları bu çekirdek bulunduğu yere posterior Ancak, PPN&#39;nin doğr...

PPN çekirdeği anatomik kaudal Mezensefalik tegmentumdaki dahildir. PPN RAS 1 önemli bir bileşenidir. PPN (uyanma, REM uykusu yani) 2 davranışsal aktif devletlerin bakım katılır. Sıçan bilateral PPN lezyonların azalır veya REM uykusunu 4 elimine ederken, kortikal EEG 3 - (40 Hz 20) in vivo PPN&#39;nin elektrik stimülasyonu hızlı salınım kaynaklı. PPN nöronların çoğunluğu beta / gama-bant frekansı aksiyon potansiyelleri ateş ederken (20-80 Hz), bazı nöronlar spontan ateşleme düşük oranlar sundu (&lt;10 Hz) 5. Ayrıca, PPN gibi motivasyon ve dikkat 6 gibi davranış diğer yönleri dahil olmak görünüyor. Doğrudan yüksek frekans (40 - 60 Hz) deserebre hayvanlarda PPN çekirdeğinin 7 elektrik stimülasyonu hareketlilik teşvik edebilir. Son yıllarda, derin beyin stimülasyonu (DBS) PPN&#39;nin sağa sola şikayet eden hastaları tedavi etmek için kullanılır olmuşturParkinson hastalığı (PH) 8 olarak yürüyüş açıkları kapsayan m bozukluklar. Önceki raporlar kare akım darbeleri 9 kullanılarak depolarize zaman neredeyse tüm PPN nöronlar gamma bant frekansı aksiyon potansiyelleri ateş göstermiştir. Çünkü mV kadar veya -25 altında kare bakliyat depolarizasyonlarından sırasında voltaj bağımlı potasyum kanallarının şiddetli aktivasyon. Bunun bir sonucu olarak, herhangi bir güçlü gama salınımlar Tetrodotoksin 10 kullanılarak aksiyon potansiyelleri nesil engelleme sonra gözlenmiştir. Böyle bir sorun atlamak için bir çaba, 1 - uzun cari rampaları depolarizan 2 sn kullanıldı. Kısmen voltaj bağımlı potasyum kanallarını inaktive ederken Rampaları yavaş yavaş, 0 mV kadar değerleri istirahat membran potansiyeli depolarize. Net gama bandı membran salınımlar 10 (-25 mV ve -0 mV arasında, yani) yüksek eşik kalsiyum kanallarının voltaj bağımlılığı penceresi içinde belirgindi. Sonuç olarak, gama bandı olduğu faaliyetlerty PPN nöronlar 9 gözlendi ve her iki P / Q ve N-tipi voltaj bağımlı kalsiyum kanalları PPN 10 gama bant salınımları oluşturmak amacıyla aktive edilmesi gerekir. bir dizi çalışma PPN nöronlarda yüksek eşik kalsiyum kanallarının yerini tespit edilmiştir. Boyaların kombinasyonunu enjekte oranlı metrik floresan görüntüleme geçerli rampalar 11 ile depolarize zaman farklı dendritler aktive edilir voltaj kapılı kalsiyum kanalları aracılığıyla geçici kalsiyum gösterdi. PPN nöronların içsel özellikleri dolayısıyla RAS ve talamokortikal döngüler arasında yüksek frekanslı titreşimli nöronal aktiviteyi uyaran, uyanma ve REM uykusu sırasında bu hücrelerin simultane aktivasyonu izin öne sürülmüştür. Bu tür uzun erimli bir etkileşim güvenilir bir şekilde sürekli olarak 12 etrafımızdaki dünya değerlendirebilecek bir beyin durumunu desteklemek için kabul edilir. Burada, biz denemeyi tarifGerekli al koşulları oluşturmak ve in vitro PPN hücrelerinde gama bandı salınımını korumak için. Bu protokol daha önce tarif edilmemiştir, ve diğer beyin alanlarında gama bandı aktivitesini aracılık içsel membran özelliklerini incelemek için grupların bir dizi yardımcı olacaktır. Ayrıca, mevcut adım y bandı aktivitesi bu hücrelerde üretilen edilemez hatalı sonuca yol açabilir.

<table><tbody><tr><td>Sucrose</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S8501</td><td>C&lt;sub&gt;12&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;22&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;11&lt;/sub&gt;, molecular weight = 342.30</td></tr><tr><td>Sodium Bicarbonate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S6014</td><td>NaHCO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;, molecular weight = 84.01</td></tr><tr><td>Potassium Chloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3911</td><td>KCl, molecular weight = 74.55</td></tr><tr><td>Magnesium Chloride Hexahydrate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M9272</td><td>MgCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; &amp;middot; 6H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O, molecular weight =&amp;nbsp; 203.30</td></tr><tr><td>Calcium Chloride Dihydrate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C3881</td><td>CaCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; &amp;middot; 2H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O, molecular weight =147.02</td></tr><tr><td>D-(+)-Glucose</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G5767</td><td>C&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;12&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;, molecular weight = 180.16</td></tr><tr><td>L-Ascorbic Acid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A5960</td><td>C&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;8&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;, molecular weight =176.12</td></tr><tr><td>Sodium Chloride</td><td>Acros Organics</td><td>327300025</td><td>NaCl, molecular weight =&amp;nbsp; 58.44</td></tr><tr><td>Potassium Gluconate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G4500</td><td>C&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;11&lt;/sub&gt;KO&lt;sub&gt;7&lt;/sub&gt;, molecular weight =&amp;nbsp; 234.25</td></tr><tr><td>Phosphocreatine di(tris) salt</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P1937</td><td>C&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;10&lt;/sub&gt;N&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;5&lt;/sub&gt;P &amp;middot; 2C&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;11&lt;/sub&gt;NO&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;, molecular weight =&amp;nbsp; 453.38</td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H3375</td><td>C&lt;sub&gt;8&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;18&lt;/sub&gt;N&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;S, molecular weight = 238.30</td></tr><tr><td>EGTA</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E0396</td><td>[-CH&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;OCH&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;CH&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;N(CH&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;H)&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;]&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;, molecular weight = 380.40</td></tr><tr><td>Adenosine 5&#039;-triphosphate magnesium salt</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A9187</td><td>&amp;nbsp;C&lt;sub&gt;10&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;16&lt;/sub&gt;N&lt;sub&gt;5&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;13&lt;/sub&gt;P&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt; &amp;middot; xMg2+, molecular weight = 507.18</td></tr><tr><td>Guanosine 5&#039;-triphosphate sodium salt hydrate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G8877</td><td>C&lt;sub&gt;10&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;16&lt;/sub&gt;N&lt;sub&gt;5&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;14&lt;/sub&gt;P&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt; &amp;middot; xNa+, molecular weight = 523.18</td></tr><tr><td>Tetrodotoxin citrate</td><td>Alomone Labs</td><td>T-550</td><td>C&lt;sub&gt;11&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;17&lt;/sub&gt;N&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;8&lt;/sub&gt;, molecular weight = 319.27</td></tr><tr><td>&amp;nbsp;DL-2-Amino-5-Phosphonovaleric Acid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A5282</td><td>&amp;nbsp;C&lt;sub&gt;5&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;12&lt;/sub&gt;NO&lt;sub&gt;5&lt;/sub&gt;P, molecular weight = 197.13</td></tr><tr><td>CNQX disodium salt hydrate&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C239</td><td>C&lt;sub&gt;9&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;N&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;Na&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt; &amp;middot; xH2O, molecular weight = 276.12</td></tr><tr><td>Strychnine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S0532</td><td>C&lt;sub&gt;21&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;22&lt;/sub&gt;N&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;, molecular weight = 334.41</td></tr><tr><td>Mecamylamine hydrochloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M9020</td><td>&amp;nbsp;C&lt;sub&gt;11&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;21&lt;/sub&gt;N &amp;middot; HCl, molecular weight = 203.75</td></tr><tr><td>Gabazine (SR-95531)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S106</td><td>C&lt;sub&gt;15&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;18&lt;/sub&gt;BrN&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;, molecular weight = 368.23</td></tr><tr><td>Ketamine hydrochloride</td><td>Mylan</td><td>67457-001-00</td><td></td></tr><tr><td>Microscope</td><td>Nikon</td><td>Eclipse E600FN</td><td></td></tr><tr><td>Micromanipulator</td><td>Sutter Instruments</td><td>ROE-200</td><td></td></tr><tr><td>Micromanipulator</td><td>Sutter Instruments</td><td>MPC-200</td><td></td></tr><tr><td>Amplifier</td><td>Molecular Devices</td><td>Multiclamp 700B</td><td></td></tr><tr><td>A/D converter</td><td>Molecular Devices</td><td>Digidata 1440A</td><td></td></tr><tr><td>Heater</td><td>Warner Instruments</td><td>TC-324B</td><td></td></tr><tr><td>Pump</td><td>Cole-Parmer</td><td>Masterflex L/S 7519-20</td><td></td></tr><tr><td>Pump cartridge</td><td>Cole-Parmer</td><td>Masterflex 7519-85</td><td></td></tr><tr><td>Pipette puller</td><td>Sutter Instruments</td><td>P-97</td><td></td></tr><tr><td>Camera</td><td>Q-Imaging</td><td>RET-200R-F-M-12-C</td><td></td></tr><tr><td>Vibratome</td><td>Leica Biosystems</td><td>&amp;nbsp;Leica VT1200 S</td><td></td></tr><tr><td>Refrigeration system</td><td>Vibratome Instruments</td><td>900R</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Equipment&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>microscope</td><td>Nikon</td><td>Eclipse E600FN</td><td></td></tr><tr><td>micromanipulator</td><td>Sutter Instruments</td><td>ROE-200</td><td></td></tr><tr><td>micromanipulator</td><td>Sutter Instruments</td><td>MPC-200</td><td></td></tr><tr><td>amplifier</td><td>Molecular Devices</td><td>Multiclamp 700B</td><td></td></tr><tr><td>A/D converter</td><td>Molecular Devices</td><td>Digidata 1440A</td><td></td></tr><tr><td>heater</td><td>Warner Instruments</td><td>TC-324B</td><td></td></tr><tr><td>pump</td><td>Cole-Parmer</td><td>Masterflex L/S 7519-20</td><td></td></tr><tr><td>pump cartridge</td><td>Cole-Parmer</td><td>Masterflex 7519-85</td><td></td></tr><tr><td>pipette puller</td><td>Sutter Instruments</td><td>P-97</td><td></td></tr><tr><td>camera</td><td>Q-Imaging</td><td>RET-200R-F-M-12-C</td><td></td></tr></tbody></table>

recording gamma band oscillations in pedunculopontine nucleus neurons

(Cı / PG çekirdeği, örneğin, centrolateral / parafascicular) PPN sinaptik efferentler birçok intralaminar talamik bölgelerin nöronal aktivitenin modüle bilinmektedir. PPN veya in vivo Cı / PG çekirdekleri ya aktivasyonu hayvanın uyarılma ve kortikal elektroansefalogram (EEG) gama bandı aktivitesinde bir artış uyarılması için tarif edilmiştir. Retiküler Aktive Sistemde gama bandı salınımları üretimi için hücresel mekanizmalar (RAS) nöronlar diğer beyinleri çekirdeklerde gama bandı salınımlarını oluşturmak için bulunanlarla aynıdır. (9 dan parasagital dilim - 25 gün eski sıçan) PPN nöronlarının akım kelepçe kayıtları sırasında, kare adımlar depolarizan kullanımı hızla -25 mV ötesinde depolarize olmaktan PPN nöronlar engelledi voltaj bağımlı potasyum kanallarını aktive. 1 enjekte - uzun cari rampaları depolarizan 2 sn yavaş yavaş PPN zar potansiyeli res depolarizeting 0 mV doğru değerleri. Ancak, enjekte depolarizan kare bakliyat rampalar tarafından oluşturulan salınımlar kıyasla genlik küçük olması gösterdi membran potansiyelinin gama-bant salınımlar oluşturdu. Bütün deneyler, voltaj bağımlı sodyum kanalı ve hızlı sinaptik reseptörleri bloke edicilerin mevcudiyetinde gerçekleştirilmiştir. Yüksek eşikli gerilime-bağlı kalsiyum kanallarının aktivasyonu PPN nöronlarda y-bant salınımlı aktivitesi altında yatan gösterilmiştir. Spesifik metodolojik ve farmakolojik müdahalelerin neden ve in vitro PPN eşikaltı gama bandı salınımını sürdürmek için gerekli araçları sağlayarak, burada açıklanmıştır.

Başlangıçta, gama salınımlar kare akım darbeleri kullanarak uyarılmış bulundu. Sinaptik bloker ve TTX huzurunda PPN nöronların Güncel kelepçe kayıt sürekli istirahat membran potansiyeli ~ -50 mV (Şekil 1A) istikrarlı tutuldu sağlamak için izlenmiştir. İki saniyelik kare akım darbeleri 200 Pa ila 600 Pa (Şekil 1A) genliği artan kayıt pipet ile yama kelepçe amplifikatör tarafından hücre enjekte edilmiştir. Membran potansiyeli ...

Watch this Scientific Journal Video about Recording Gamma Band Oscillations in Pedunculopontine Nucleus Neurons at JoVE.com

Recording Gamma Band Oscillations in Pedunculopontine Nucleus Neurons

pedunculopontine çekirdeği (PPN) beyin sapı bulunur ve nöronlar maksimum uyanma ve hızlı göz hareketleri (REM) uykusu beyin devletler sırasında aktive edilir. Bu eser PPN nöronlar in vitro gama bandı eşik altı membran salınım kayıt için deneysel bir yaklaşım anlatılmaktadır.

Pedunculopontine Nucleus Nöronlar Kayıt Gama Bant Salınımlılığı

Synaptic efferents from the PPN are known to modulate the neuronal activity of several intralaminar thalamic regions (e.g., the ...

recording-gamma-band-oscillations-in-pedunculopontine-nucleus-neurons

Research

JoVE Journal

Neuroscience

8.6K Görüntüleme.  University of Buenos Aires.  pedunculopontine çekirdeği (PPN) beyin sapı bulunur ve nöronlar maksimum uyanma ve hızlı göz hareketleri (REM) uykusu beyin devletler sırasında aktive edilir. Bu eser PPN nöronlar in vitro gama bandı eşik altı membran salınım kayıt için deneysel bir yaklaşım anlatılmaktadır. 

Video: Recording Gamma Band Oscillations in Pedunculopontine Nucleus Neurons

Manufacturing and Using Piggy-back Multibarrel Electrodes for In vivo Pharmacological Manipulations of Neural Responses

In vivo recordings from single neurons allow an investigator to examine the firing properties of neurons, for example in response to sensory stimuli. Neurons typically receive multiple excitatory and inhibitory afferent and/or efferent inputs that integrate with each other, and the ultimate measured response properties of the neuron are driven by the neural integrations of these inputs. To study information processing in neural systems, it is necessary to understand the various inputs to a neuron or neural system, and the specific properties of these inputs. A powerful and technically relatively simple method to assess the functional role of certain inputs that a given neuron is receiving is to dynamically and reversibly suppress or eliminate these inputs, and measure the changes in the neuron's output caused by this manipulation. This can be accomplished by pharmacologically altering the neuron's immediate environment with piggy-back multibarrel electrodes. These electrodes consist of a single barrel recording electrode and a multibarrel drug electrode that can carry up to 4 different synaptic agonists or antagonists. The pharmacological agents can be applied iontophoretically at desired times during the experiment, allowing for time-controlled delivery and reversible reconfiguration of synaptic inputs. As such, pharmacological manipulation of the microenvironment represents a powerful and unparalleled method to test specific hypotheses about neural circuit function.
Here we describe how piggy-back electrodes are manufactured, and how they are used during in vivo experiments. The piggy-back system allows an investigator to combine a single barrel recording electrode of any arbitrary property (resistance, tip size, shape etc) with a multibarrel drug electrode. This is a major advantage over standard multi-electrodes, where all barrels have more or less similar shapes and properties. Multibarrel electrodes were first introduced over 40 years ago 1-3, and have undergone a number of design improvements 2,3 until the piggy-back type was introduced in the 1980s 4,5. Here we present a set of important improvements in the laboratory production of piggy-back electrodes that allow for deep brain penetration in intact in vivo animal preparations due to a relatively thin electrode shaft that causes minimal damage. Furthermore these electrodes are characterized by low noise recordings, and have low resistance drug barrels for very effective iontophoresis of the desired pharmacological agents.

Manufacturing and Using Piggy-back Multibarrel Electrodes for In vivo Pharmacological Manipulations of Neural Responses

Iontophoresis of neural agonists and antagonists during extracellular in vivo recordings is a powerful way to manipulate a neuron&#x2019;s microenvironment. These manipulations can most easily be done via piggy-back multibarrel electrodes. Here we describe how to manufacture them and use them during auditory recordings.

Için Multibarrel Elektrodları Üretim ve Piggy-back kullanma<em&gt; In vivo</emSinir Cevaplarının&gt; Farmakolojik Çarpıtmalar

In vivo recordings from single neurons allow an investigator to examine the firing properties of neurons, for example in response to sensory stimuli. ...

Nörobilim

Generation of Local CA1 &#947; Oscillations by Tetanic Stimulation

Neuronal network oscillations are important features of brain activity in health and disease and can be modulated by a range of clinically used drugs. A protocol is provided to generate a model for studying CA1 &#947; oscillations (20 - 80 Hz). These &#947; oscillations are stable for at least 30 min&#160;and depend upon excitatory and inhibitory synaptic activity in addition to activation of pacemaker currents. Tetanically stimulated oscillations have a number of reproducible and easily quantifiable characteristics including spike count, oscillation duration, latency and frequency that report upon the network state. The advantages of the electrically stimulated oscillations include stability, reproducibility and episodic acquisition enabling robust characterization of network function. This model of CA1 &#947; oscillations can be used to study cellular mechanisms and to systematically investigate how neuronal network activity is altered in disease and by drugs. Disease state pharmacology can be readily incorporated by the use of brain slices from genetically modified or interventional animal models to enable selection of drugs that specifically target disease mechanisms.

Oscillations are fundamental network properties and are modulated by disease and drugs. Studying brain-slice oscillations allows characterization of isolated networks under controlled conditions. Protocols are provided for the preparation of acute brain slices for evoking CA1 &#947; oscillations.

Tetanik Uyarım tarafından Yerel CA1 γ Titreşim Üretimi

Neuronal network oscillations are important features of brain activity in health and disease and can be modulated by a range of clinically used drugs. A ...

Tuning in the Hippocampal Theta Band In Vitro: Methodologies for Recording from the Isolated Rodent Septohippocampal Circuit

This protocol outlines the procedures for preparing and recording from the isolated whole hippocampus, of WT and transgenic mice, along with recent improvements in methodologies and applications for the study of theta oscillations. A simple characterization of the isolated hippocampal preparation is presented whereby the relationship between internal hippocampal theta oscillators is examined together with the activity of pyramidal cells, and GABAergic interneurons, of the cornu ammonis-1 (CA1) and subiculum (SUB) areas. Overall, we show that the isolated hippocampus is capable of generating intrinsic theta oscillations in vitro and that rhythmicity generated within the hippocampus can be precisely manipulated by optogenetic stimulation of parvalbumin-positive (PV) interneurons. The in vitro isolated hippocampal preparation offers a unique opportunity to use simultaneous field and intracellular patch-clamp recordings from visually-identified neurons to better understand the mechanisms underlying theta rhythm generation.

Tuning in the Hippocampal Theta Band In Vitro: Methodologies for Recording from the Isolated Rodent Septohippocampal Circuit

Here, we present a protocol for recording rhythmic neuronal network theta and gamma oscillations from an isolated whole hippocampal preparation. We describe the experimental steps from extraction of the hippocampus to details of field, unitary and whole-cell patch clamp recordings as well as optogenetic pacing of the theta rhythm.

Hipokampal Theta Bandında Tuning<em&gt; In vitro</em&gt;: İzole edilmiş Kemirgen Protokokal Circüse Kayıt için Metodolojiler

This protocol outlines the procedures for preparing and recording from the isolated whole hippocampus, of WT and transgenic mice, along with recent ...

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the pathophysiological basis of these diseases, it is necessary to precisely characterize in which way the processing of information is disturbed between the different neuronal parts of the circuit. Using extracellular in vivo electrophysiological recordings, it is possible to accurately delineate neuronal activity within a neuronal network. The application of this method has several advantages over alternative techniques, e.g., functional magnetic resonance imaging and calcium imaging, as it allows a unique temporal and spatial resolution and does not rely on genetically engineered organisms. However, the use of extracellular in vivo recordings is limited since it is an invasive technique that cannot be universally applied. In this article, a simple and easy to use method is presented with which it is possible to simultaneously record extracellular potentials such as local field potentials and multiunit activity at multiple sites of a network. It is detailed how a precise targeting of subcortical nuclei can be achieved using a combination of stereotactic surgery and online analysis of multi-unit recordings. Thus, it is demonstrated, how a complete network such as the hyperdirect cortico-basal ganglia loop can be studied in anesthetized animals in vivo.

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

In this study, the methodology is presented on how to perform multi-site in vivo electrophysiological recordings from the hyperdirect pathway under urethane anesthesia.

Akut<emIn vivo</em&gt; Anestezi Uygulanan Sıçanlarda Hiperdirect Pathway&#39;den Lokal Alan Potansiyellerinin Elektrofizyolojik Kayıtları ve Çoklu Ünite Aktivitesi

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the ...

Concurrent Recording of Co-localized Electroencephalography and Local Field Potential in Rodent

Although electroencephalography (EEG) is widely used as a non-invasive technique for recording neural activities of the brain, our understanding of the neurogenesis of EEG is still very limited. Local field potentials (LFPs) recorded via a multi-laminar microelectrode can provide a more detailed account of simultaneous neural activity across different cortical layers in the neocortex, but the technique is invasive. Combining EEG and LFP measurements in a pre-clinical model can greatly enhance understanding of the neural mechanisms involved in the generation of EEG signals, and facilitate the derivation of a more realistic and biologically accurate mathematical model of EEG. A simple procedure for acquiring concurrent and co-localized EEG and multi-laminar LFP signals in the anesthetized rodent is presented here. We also investigated whether EEG signals were significantly affected by a burr hole drilled in the skull for the insertion of a microelectrode. Our results suggest that the burr hole has a negligible impact on EEG recordings.

This protocol describes a simple method for concurrent recording of co-localized electroencephalography (EEG) and multi-laminar local field potential in an anesthetized rat. A burr hole drilled in the skull for the insertion of a microelectrode is shown to produce negligible distortion of the EEG signal.

Co yerelleştirilmiş elektroansefalografi ve yerel alan potansiyel kemirgen eşzamanlı kayıt

Although electroencephalography (EEG) is widely used as a non-invasive technique for recording neural activities of the brain, our understanding of the ...

Recording and Modulation of Epileptiform Activity in Rodent Brain Slices Coupled to Microelectrode Arrays

Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common partial complex epileptic syndrome and the least responsive to medications. Deep brain stimulation (DBS) is a promising approach when pharmacological treatment fails or neurosurgery is not recommended. Acute brain slices coupled to microelectrode arrays (MEAs) represent a valuable tool to study neuronal network interactions and their modulation by electrical stimulation. As compared to conventional extracellular recording techniques, they provide the added advantages of a greater number of observation points and a known inter-electrode distance, which allow studying the propagation path and speed of electrophysiological signals. However, tissue oxygenation may be greatly impaired during MEA recording, requiring a high perfusion rate, which comes at the cost of decreased signal-to-noise ratio and higher oscillations in the experimental temperature. Electrical stimulation further stresses the brain tissue, making it difficult to pursue prolonged recording/stimulation epochs. Moreover, electrical modulation of brain slice activity needs to target specific structures/pathways within the brain slice, requiring that electrode mapping be easily and quickly performed live during the experiment. Here, we illustrate how to perform the recording and electrical modulation of 4-aminopyridine (4AP)-induced epileptiform activity in rodent brain slices using planar MEAs. We show that the brain tissue obtained from mice outperforms rat brain tissue and is thus better suited for MEA experiments. This protocol guarantees the generation and maintenance of a stable epileptiform pattern that faithfully reproduces the electrophysiological features observed with conventional field potential recording, persists for several hours, and outlasts sustained electrical stimulation for prolonged epochs. Tissue viability throughout the experiment is achieved thanks to the use of a small-volume custom recording chamber allowing for laminar flow and quick solution exchange even at low (1 mL/min) perfusion rates. Quick MEA mapping for real-time monitoring and selection of stimulating electrodes is performed by a custom graphic user interface (GUI).

We illustrate how to perform recording and electrical modulation of 4-aminopyridine-induced epileptiform activity in rodent brain slices using microelectrode arrays. A custom recording chamber maintains tissue viability throughout prolonged experimental sessions. Live electrode mapping and selection of stimulating pairs are performed by a custom graphical user interface.

Kayıt ve modülasyon Epileptiform aktivite elektrot dizilerin birleştiğinde kemirgen beyin dilimleri içinde

Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common partial complex epileptic syndrome and the least responsive to medications. Deep brain stimulation (DBS) ...

Recording Spatially Restricted Oscillations in the Hippocampus of Behaving Mice

The local field potential (LFP) emerges from ion movements across neural membranes. Since the voltage recorded by LFP electrodes reflects the summed electrical field of a large volume of brain tissue, extracting information about local activity is challenging. Studying neuronal microcircuits, however, requires a reliable distinction between truly local events and volume-conducted signals originating in distant brain areas. Current source density (CSD) analysis offers a solution for this problem by providing information about current sinks and sources in the vicinity of the electrodes. In brain areas with laminar cytoarchitecture such as the hippocampus, one-dimensional CSD can be obtained by estimating the second spatial derivative of the LFP. Here, we describe a method to record multilaminar LFPs using linear silicon probes implanted into the dorsal hippocampus. CSD traces are computed along individual shanks of the probe. This protocol thus describes a procedure to resolve spatially restricted neuronal network oscillations in the hippocampus of freely moving mice.

This protocol describes the recording of local field potentials with multi-shank linear silicon probes. Conversion of the signals using current source density analysis allows the reconstruction of local electrical activity in the mouse hippocampus. With this technique, spatially restricted brain oscillations can be studied in freely moving mice.

Dağınık şekilde kayıt sınırlı salınım oluşur içinde fareler davranmak

The local field potential (LFP) emerges from ion movements across neural membranes. Since the voltage recorded by LFP electrodes reflects the summed ...

Photodiode-Based Optical Imaging for Recording Network Dynamics with Single-Neuron Resolution in Non-Transgenic Invertebrates

The development of transgenic invertebrate preparations in which the activity of specifiable sets of neurons can be recorded and manipulated with light represents a revolutionary advance for studies of the neural basis of behavior. However, a downside of this development is its tendency to focus investigators on a very small number of &#8220;designer&#8221; organisms (e.g., C. elegans and Drosophila), potentially negatively impacting the pursuit of comparative studies across many species, which is needed for identifying general principles of network function. The present article illustrates how optical recording with voltage-sensitive dyes in the brains of non-transgenic gastropod species can be used to rapidly (i.e., within the time course of single experiments) reveal features of the functional organization of their neural networks with single-cell resolution. We outline in detail the dissection, staining, and recording methods used by our laboratory to obtain action potential traces from dozens to ~150 neurons during behaviorally relevant motor programs in the CNS of multiple gastropod species, including one new to neuroscience &#8211; the nudibranch Berghia stephanieae. Imaging is performed with absorbance voltage-sensitive dyes and a 464-element photodiode array that samples at 1,600 frames/second, fast enough to capture all action potentials generated by the recorded neurons. Multiple several-minute recordings can be obtained per preparation with little to no signal bleaching or phototoxicity. The raw optical data collected through the methods described can subsequently be analyzed through a variety of illustrated methods. Our optical recording approach can be readily used to probe network activity in a variety of non-transgenic species, making it well suited for comparative studies of how brains generate behavior.

This protocol presents a method for imaging neuronal population activity with single-cell resolution in non-transgenic invertebrate species using absorbance voltage-sensitive dyes and a photodiode array. This approach enables a rapid workflow, wherein imaging and analysis can be pursued over the course of a single day.

Transgenik Olmayan Omurgasızlarda Tek Nöron Çözünürlüğü ile Ağ Dinamiklerini Kaydetmek için Fotodiyot Tabanlı Optik Görüntüleme

The development of transgenic invertebrate preparations in which the activity of specifiable sets of neurons can be recorded and manipulated with light ...

Biyoloji

Recording Gamma Band Oscillations From Pedunculopontine Nucleus Neurons in a Brain Slice

Source: Urbano, F. J., et al. <a href="https://app.jove.com/v/54685">Recording Gamma Band Oscillations in Pedunculopontine Nucleus Neurons.</a> J. Vis. Exp. (2016).
The video demonstrates the method to record gamma-band oscillations in PPN neurons. Using a sagittal brain section with synaptic blockers in aCSF, it employs positive current pulses via a patch pipette to open calcium channels, inducing crucial subthreshold activity for wakefulness.

Bir beyin diliminde pedunkülopontin çekirdek nöronlarından gama bandı salınımlarının kaydedilmesi

All procedures involving animal models have been reviewed by the local institutional animal care committee and the JoVE veterinary review board.
1. ...

JoVE Encyclopedia of Experiments

Neurophysiology

Electrophysiology Techniques

In Vivo Electrophysiological Recordings of Brain Activities from Multiple Sites in Rats

Source: Haumesser, J. K., et al. <a href="https://app.jove.com/v/55940">Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats.</a> J. Vis. Exp.(2017).
This video demonstrates the detailed procedure for preparing an anesthetized rat for electrophysiological recordings of brain activity from multiple sites. The scalp is dissected to access the skull, and holes are drilled at precise locations to install and secure electrodes. Tungsten microwire electrodes are then inserted into the targeted location to record the data.

Pedunculopontine Nucleus Nöronlar Kayıt Gama Bant Salınımlılığı

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Için Multibarrel Elektrodları Üretim ve Piggy-back kullanma

Tetanik Uyarım tarafından Yerel CA1 γ Titreşim Üretimi

Hipokampal Theta Bandında Tuning

Akut

Co yerelleştirilmiş elektroansefalografi ve yerel alan potansiyel kemirgen eşzamanlı kayıt

Kayıt ve modülasyon Epileptiform aktivite elektrot dizilerin birleştiğinde kemirgen beyin dilimleri içinde

Dağınık şekilde kayıt sınırlı salınım oluşur içinde fareler davranmak

Transgenik Olmayan Omurgasızlarda Tek Nöron Çözünürlüğü ile Ağ Dinamiklerini Kaydetmek için Fotodiyot Tabanlı Optik Görüntüleme

Bir beyin diliminde pedunkülopontin çekirdek nöronlarından gama bandı salınımlarının kaydedilmesi

Sıçanlarda Birden Fazla Bölgeden Beyin Aktivitelerinin İn Vivo Elektrofizyolojik Kayıtları