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

Vi vill tacka DA Coulter (CHOP) för att tillåta oss att använda sin 2-photon mikroskop för att förvärva 2-fotonen bilder som visas i början av videon, och H. Takano för att dela med oss ​​med sin tekniska expertis.

Del 1: Tissue förberedelse <ol><li> Den submukös och myenteric plexus förberedelser är isolerade med sekventiella dissektion från de små tarmarna av 150-200g (2-3 veckor gammal) Hartley marsvin som har sövda av isofluran inandning och halshuggen. Efter dödshjälp är tunntarmen censurerade och dess innehåll tas bort genom att spola lumen med en varm, syresatt lösning. Vi använder Medium 199 kompletteras med 25 mm HEPES, 5 mm NaHCO 3 och 2 mm Glutamin, och pH-justeras till 7,4 (det hänvisas till,...

<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>

Detta protokoll har skrivits med två mål i åtanke. Den första är att övertyga andra forskare som, tack vare de många tekniska framsteg det senaste decenniet, optisk inspelning av elektriska aktivitet med hjälp av spänningskänsliga färgämnen har blivit en av de mest kraftfulla, pålitliga och prisvärda metoder för att studera intakta neuronala nätverk, ja kan det vara lätt att genomföra även i ett laboratorium som har små resurser. Det andra målet är att främja det enteriska nervsystemet som en unik...

<!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

Det enteriska nervsystemet (ENS) är ett fristående nätverk med identifierade funktioner, som kan utföra komplexa beteenden i isolering. Dess nervceller (10 till 25 mikrometer i diameter) är ordnade i plexuses som är begränsade till olika plan i tarmväggen<sup&gt; 1</sup&gt;, Kan myenteric plexus finns mellan de längsgående och cirkulära muskler skikt, och submukös plexus mellan de cirkulära muskel lagret och slemhinnor. Eftersom effektor system för dessa plexuses (som transporterar epitel, endokrina, immunceller element, blodkärl och glatt muskulatur) är också som finns i tarmväggen, kan delvis intakta förberedelserna dissekeras för att bevara enskilda delar av olika reflex vägar. Beteendet hos effektor systemen styrs av submukös och myenteric plexuses handlar i samförstånd. Därför är ingående kunskaper om synaptiska interaktioner inom och mellan ganglier och kommunikation mellan plexuses, viktiga för förståelsen av normal tarmfunktion. ENS, som ett intakt nervsystem, är en unik experimentell modell där man kan korrelera molekylära och cellulära händelser med den elektriska beteende neuronala nätverket och dess fysiologiska utgångar. På grund av den kvasi-tvådimensionell organisation av dess plexuses är ENS särskilt väl lämpad för studier av neurala nätverk med hjälp av flera webbplatsen optisk inspelningsteknik som anställer spänningskänsliga färgämnen<sup&gt; 2,7,8,9</sup&gt;. Vi ska här illustrera användningen av en relativt ny naphthylstyryl-pyridintvärbindningar färgämne (di-4-ANEPPDHQ)<sup&gt; 3</sup&gt; Som erbjuder flera fördelar jämfört med sina föregångare, även mycket låga fototoxicitet, långsamma internalisering, och anmärkningsvärda kemisk stabilitet. När den används tillsammans med en kamera som tillåter sub-millisekund tidsupplösning, ger detta färgämne oss att övervaka den elektriska aktiviteten i alla nervceller i synfältet med en maximal rumslig upplösning på ~ 2,5 ìm vid 100X förstoring. Vid lägre förstoring (10x eller 20x), är offrandet av encelliga upplösning kompenseras av en vinst i perspektiv, avslöjar krångligheter Inter-ganglieblockerande kretsar.

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

Detta protokoll illustrerar hur spänningskänsliga färgämnen möjliggöra optisk registrering av elektrisk aktivitet från intakta neurala nätverk som plexuses av marsvin enteriska nervsystemet, med en justerbar upplösning som sträcker sig från enstaka celler till flera ganglieblockerande kretsar.

Optisk Registrering av elektrisk aktivitet i marsvin Enteric Nätverk som använder spänningskänsliga Färgämnen

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

Märkning stamceller med fluorescerande färger för icke-invasiv Detection med optisk avbildning

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

Korrekt vård och rengöring av mikroskopet

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

Selektiv Märkning av proteiner på cellernas ytor med hjälp av CyDye Dige Fluor Minimal Färgämnen

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

Kartläggning Bakteriella funktionella nätverk och vägar i<em&gt; Escherichia Coli</em&gt; Använda syntetiska genetiska 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

En-kanals Cell-ansluten Patch-clamp inspelning

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

Plasmid-härledda DNA Strand Displacement Gates för genomförande Kemisk reaktions 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

Syntes av våglängds skiftande DNA hybridiseringsprober med hjälp fotostabila cyaninfärgämnen

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 Upprättande och Längs avbildning av hjärtfunktionen In Vivo Använda optisk koherens mikroskopi (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

Samtidiga EEG och funktionell MRI inspelning och Integration analys för dynamisk kortikal aktivitet 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

Fotodiodbaserad optisk avbildning för inspelning av nätverksdynamik med en neuronupplösning hos icke-transgena ryggradslösa djur

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