Name: optical recording of electrical activity in guinea-pig enteric networks using voltage-sensitive dyes
Uploaded: 2009-12-04T17:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Optical Recording of Electrical Activity in Guinea-pig Enteric Networks using Voltage-sensitive Dyes at JoVE.com

We willen graag DA Coulter (CHOP) bedanken voor het toestaan ​​van ons om zijn twee-foton microscoop te gebruiken om de twee-foton beelden die aan het begin van de video, en H. Takano te verwerven voor het delen met ons zijn technische expertise.

Deel 1: Tissue voorbereiding <ol><li> De submukeuze en myenterische plexus voorbereidingen zijn geïsoleerd door opeenvolgende dissectie van de dunne darm van 150-200g (2-3 weken oud) Hartley cavia&#39;s die verdoofd zijn door isofluraan inademing en onthoofd. Na de euthanasie, is de dunne darm uitgesneden en de inhoud ervan verwijderd door spoelen van de lumen met een warme, zuurstofrijke oplossing. We maken gebruik van Medium 199 aangevuld met 25 mM HEPES, 5 mM NaHCO 3 en 2 mM glutamine, en de pH ingestel...

<ol>
	<li>Costa, M. a. r. c. e. l. l. o., Furness, J. o. h. n. . B., Llewellyn-Smith, I. J., Johnson, L. e. o. n. a. r. d. . R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> in Physiology of the Gastrointestinal Tract, edited by Leonard R. , 1-1 (1987).</li><li>Obaid, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+patterns+of+activity+in+an+intact+mammalian+network+with+single-cell+resolution:+optical+studies+of+nicotinic+activity+in+an+enteric+plexus.">Spatiotemporal patterns of activity in an intact mammalian network with single-cell resolution: optical studies of nicotinic activity in an enteric plexus.</a> J Neurosci. 19 (8), 3073-3073 (1999).</li><li>Obaid, A. L., Loew, L. M., Wuskell, J. P., Salzberg, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+naphthylstyryl-pyridinium+potentiometric+dyes+offer+advantages+for+neural+network+analysis.">Novel naphthylstyryl-pyridinium potentiometric dyes offer advantages for neural network analysis.</a> J. Neurosci. Methods. 134 (2), 179-179 (2004).</li><li>Hirst, G. D., McKirdy, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+potentials+recorded+from+neurones+of+the+submucous+plexus+of+guinea-pig+small+intestine.">Synaptic potentials recorded from neurones of the submucous plexus of guinea-pig small intestine.</a> J Physiol (Lond). 249 (2), 369-369 (1975).</li><li>Salzberg, B. M., Barker, J., McKelvy, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+Methods+in+Cellular+Neurobiology.">Current Methods in Cellular Neurobiology.</a> , 139-139 (1983).</li><li>Salzberg, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+ultra-stable+non-coherent+light+source+for+optical+measurements+in+neuroscience+and+cell+physiology.">An ultra-stable non-coherent light source for optical measurements in neuroscience and cell physiology.</a> Journal of Neuroscience Methods. 141, 165-16 (2005).</li><li>Obaid, A. L., Nelson, M. E., Lindstrom, J., Salzberg, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+studies+of+nicotinic+acetylcholine+receptor+subtypes+in+the+guinea-pig+enteric+nervous+system.">Optical studies of nicotinic acetylcholine receptor subtypes in the guinea-pig enteric nervous system.</a> J Exp Biol. 208 (Pt 15), 2981-2981 (2005).</li><li>Obaid, A. L., Zou, D. J., Rohr, S., Salzberg, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+recording+with+single+cell+resolution+from+a+simple+mammalian+nervous+system:+Electrical+activity+in+ganglia+from+the+submucous+plexus+of+the+guinea-pig+ileum.">Optical recording with single cell resolution from a simple mammalian nervous system: Electrical activity in ganglia from the submucous plexus of the guinea-pig ileum.</a> Biol. Bull. 183, 344-344 (1992).</li><li>Salzberg, B. M., Davila, H. V., Cohen, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+recording+of+impulses+in+individual+neurones+of+an+invertebrate+central+nervous+system.">Optical recording of impulses in individual neurones of an invertebrate central nervous system.</a> Nature. 246 (5434), 508-508 (1973).</li></ol>

Dit protocol is geschreven met twee doelpunten in het achterhoofd. De eerste is om andere onderzoekers ervan te overtuigen dat, dankzij de vele technologische vooruitgang van de laatste tien jaar, optische registratie van elektrische activiteit met behulp van voltage-gevoelige kleurstoffen is uitgegroeid tot een van de meest krachtige, betrouwbare en betaalbare methoden voor het bestuderen van intacte neuronale netwerken, ja , zou het zelfs eenvoudig worden geïmplementeerd in een laboratorium met bescheiden middelen. H...

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Medium 199</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma, St. Louis, MO</td>
<td>M3769</td>
<td>With Earle&#x2019;s salts Without L-Glutamine, Phenol Red and Sodium Bicarbonate</td>
</tr>
<tr>
<td>Sylgard</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Dow Corning Corp., Midland, MI</td>
<td>184 silicone elastomer kit</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Insect pins used for dissection</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>F.S.T., Foster City, CA</td>
<td>26001-30</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Dumont forceps</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>F.S.T., Foster City, CA</td>
<td>11203-23 or 11200-33</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Moria MC19/B Pascheff-Wolff Spring Scissors</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>F.S.T., Foster City, CA</td>
<td>15371-92</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Pins to hold the tissue during the experiment</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Seirin Corp., Shizuoka, Japan</td>
<td>Seirin Spinex</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Collagenase VII</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma, St. Louis, MO</td>
<td>C0773</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Protease IX</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma, St. Louis, MO</td>
<td>P6141</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Fetal Bovine Serum</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Invitrogen, Carlsbad, CA</td>
<td>10439-016</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>PenStrep</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>GIBCO, BRL</td>
<td>15140</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>L-Glutamine 100X</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>GIBCO, BRL</td>
<td>25030</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Nifedipine</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma, St. Louis, MO</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Di-4-ANEPPDHQ</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Molecular Probes, Eugene, OR</td>
<td>D36802</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>4-Channel Stimulus Generator</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Multi Channel System MCS GmbH, Reutlingen, Germany</td>
<td>2000 Series</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Peristaltic pump</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Rainin, Woburn, MA</td>
<td>2-channel Dinamax RP-1</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>High-speed camera</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>RedShirtImaging, LLC Decatur, GA</td>
<td>NeuroCCD-SM</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>1:10 demagnifier / relay lens</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Optem, Qioptiq Linos, Inc., Rochester, NY</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Upright microscope</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Olympus Optical Co., Tokyo, Japan</td>
<td>BX61TRF</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Gibraltar fixed stage with motorized X-Y translator</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Gibraltar, Burleigh Instruments, EXFO, Quebec, Canada</td>
<td>PSSG--BX2</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Linear matrix electrodes</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>FHC, Inc., Bowdoin, ME</td>
<td>Custom made</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Active vibration-isolation table</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Halcyonics,Inc., Menlo Park, CA</td>
<td>Micro 60</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Ultra-low-ripple feedback stabilized power supply</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Kepco, Flushing, NY</td>
<td>ATE 75-15M</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Heat filter</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Schott Optical Glass, Duryea, PA</td>
<td>KG-1</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>High-Q interference filter</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Chroma, Inc., Rockingham, VT</td>
<td>HQ530/50</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Dichroic mirror</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Chroma, Inc., Rockingham, VT</td>
<td>565 nm (50% transmission)</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Long-pass filter</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Chroma, Inc., Rockingham, VT</td>
<td>HQ572LP</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Acoustic curtains</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Acoustical Surfaces, Inc.</td>
<td>BSC-25</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Neuroplex</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>RedShirtImaging, Inc., Decatur, GA</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>IDL</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>ITT Visual Information Solutions, Boulder, CO</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>High-resolution CCD camera, with its own camera controller</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Hamamatsu Photonics, KK, Hamamatsu City, Japan</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Frame-grabber for high-resolution camera</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Data Translation, Marlboro, MA</td>
<td>DT3120K-1</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Imaging software for high-resolution camera</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Data Translation, Marlboro, MA</td>
<td>Global Lab Image/2</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

optical recording of electrical activity in guinea-pig enteric networks using voltage-sensitive dyes

Het enterisch zenuwstelsel (ENS) is een op zichzelf staand netwerk met geïdentificeerde functies, in staat om het uitvoeren van complexe gedragingen in een isolement. De neuronen (10 tot 25 micrometer in diameter) zijn gerangschikt in plexus die zich beperken tot verschillende vlakken van de darmwand<sup&gt; 1</sup&gt;; De myenterische plexus kan worden gevonden tussen de longitudinale en circulaire spieren lagen, en de submukeuze plexus tussen de cirkelvormige spierlaag en het slijmvlies. Omdat de effector-systemen voor deze plexus (voor het transport epitheel, endocriene cellen, immuun-elementen, de bloedvaten en de gladde spierweefsel) zijn ook vervat in de darmwand, kan semi-intact voorbereidingen worden ontleed dat bewaren afzonderlijke componenten van verschillende reflex wegen. Het gedrag van de effector-systemen wordt gecontroleerd door de submukeuze en myenterische plexus acting in concert. Daarom is gedetailleerde kennis van de synaptische interacties binnen en tussen de ganglia, en van de communicatie tussen de plexus, is essentieel voor het begrijpen van normale gastro-intestinale functie. De ENS, als een intact zenuwstelsel, is een uniek experimenteel model waarin men moleculaire en cellulaire gebeurtenissen correleren met de elektrische gedrag van de neuronale netwerk en de fysiologische uitgangen. Door de quasi-twee-dimensionale organisatie van de plexus, is de ENS bijzonder goed geschikt voor de studie van neurale netwerken met behulp van meerdere locaties optische recording technieken die in dienst voltage-gevoelige kleurstoffen<sup&gt; 2,7,8,9</sup&gt;. We zullen hier illustreren het gebruik van een relatief nieuwe naphthylstyryl-pyridinium kleurstof (di-4-ANEPPDHQ)<sup&gt; 3</sup&gt; Dat biedt meerdere voordelen ten opzichte van zijn voorgangers, waaronder een zeer lage fototoxiciteit, langzame tempo van internalisatie, en opmerkelijke chemische stabiliteit. Bij gebruik in combinatie met een camera die minder dan een milliseconde tijdsresolutie het toelaat, deze kleurstof stelt ons in staat om de elektrische activiteit van alle neuronen in het gezichtsveld monitor met een maximale ruimtelijke resolutie van ~ 2,5 um op 100X vergroting. Bij lagere vergroting (10X of 20X), is het offer van single-cell resolutie gecompenseerd door een winst in perspectief, onthullen de fijne kneepjes van het inter-ganglion circuit.

Watch this Scientific Journal Video about Optical Recording of Electrical Activity in Guinea-pig Enteric Networks using Voltage-sensitive Dyes at JoVE.com

Optical Recording of Electrical Activity in Guinea-pig Enteric Networks using Voltage-sensitive Dyes

Dit protocol laat zien hoe voltage-gevoelige kleurstoffen optische registratie van de elektrische activiteit in staat stellen uit intacte neurale netwerken, zoals de plexuses van de cavia enterische zenuwstelsel, met een instelbare resolutie die varieert van enkele cellen om multi-ganglion circuit.

Optische opnemen van elektrische activiteit in Guinee-pig Enteric Netwerken met behulp van voltage-gevoelige kleurstoffen

The enteric nervous system (ENS) is a self-contained network with identified functions, capable of performing complex behaviors in isolation. Its neurons ...

Research

JoVE Journal

Biology

Labeling Stem Cells with Fluorescent Dyes for non-invasive Detection with Optical Imaging

Labeling stamcellen met fluorescente kleurstoffen voor niet-invasieve detectie met optische beeldvorming

Optical imaging (OI) is an easy, fast and inexpensive tool for in vivo monitoring of new stem cell based therapies. The technique is based on ex vivo ...

Proper Care and Cleaning of the Microscope

Een goede verzorging en reiniging van de microscoop

Keeping the microscope optics clean is important for high-quality imaging. Dust, fingerprints, excess immersion oil, or mounting medium on or in a ...

Selective Labelling of Cell-surface Proteins using CyDye DIGE Fluor Minimal Dyes

Selectieve Etikettering van Cell-oppervlakte-eiwitten met behulp van CyDye DIGE Fluor Minimal Kleurstoffen

Surface  proteins are central to the cell's ability to react to its environment and to interact with neighboring cells. They are known to be inducers of ...

Mapping Bacterial Functional Networks and Pathways in Escherichia Coli using Synthetic Genetic Arrays

Mapping Bacterial Functional Networks and Pathways in Escherichia Coli using Synthetic Genetic Arrays

Het in kaart brengen Bacteriële Functionele Netwerken en Wegen in<em&gt; Escherichia Coli</em&gt; Gebruik van synthetische Genetische Arrays

Phenotypes  are determined by a complex series of physical (e.g. protein-protein) and  functional (e.g. gene-gene or genetic) interactions (GI)1. While ...

One-channel Cell-attached Patch-clamp Recording

Eenkanaals-Cell bevestigd Patch-clamp-opname

Ion channel proteins are universal devices for fast communication across biological membranes. The temporal signature of the ionic flux they generate ...

Plasmid-derived DNA Strand Displacement Gates for Implementing Chemical Reaction Networks

Plasmide afkomstig DNA Strand Displacement Gates Uitvoeringsbesluit Chemical Reaction Networks

DNA nanotechnology requires large amounts of highly pure DNA as an engineering material. Plasmid DNA could meet this need since it is replicated with high ...

Synthesis of Wavelength-shifting DNA Hybridization Probes by Using Photostable Cyanine Dyes

Synthese van golflengteverschuivende DNA hybridisatie sondes met behulp Fotostabiele Cyanine Dyes

In this protocol, we demonstrate a method for the synthesis of 2&#39;-alkyne modified deoxyribonucleic acid (DNA) strands by automated solid phase ...

Drosophila Preparation and Longitudinal Imaging of Heart Function In Vivo Using Optical Coherence Microscopy (OCM)

Drosophila Preparation and Longitudinal Imaging of Heart Function In Vivo Using Optical Coherence Microscopy OCM

Drosophila Voorbereiding en longitudinale beeldvorming van het hart functie in vivo met behulp van Optical Coherence Microscopy (OCM)

Longitudinal study of the heartbeat in small animals contributes to understanding structural and functional changes during heart development. Optical ...

Concurrent EEG and Functional MRI Recording and Integration Analysis for Dynamic Cortical Activity Imaging

Gelijktijdige EEG en functionele MRI opname en integratie analyse voor dynamische corticale activiteit Imaging

Electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) are two of the fundamental noninvasive methods for identifying brain ...

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

Op fotodiode gebaseerde optische beeldvorming voor het opnemen van netwerkdynamica met single-neuronresolutie in niet-transgene ongewervelde dieren

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