Name: physiological, morphological and neurochemical characterization of neurons modulated by movement
Uploaded: 2011-04-21T11:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Physiological, Morphological and Neurochemical Characterization of Neurons Modulated by Movement at JoVE.com

Jag tackar Anthony Taylor för inledande utbildning i in vivo intracellulära inspelning och en brun och David Maxwell för hjälp med den inledande utvecklingen av den intracellulära målningsteknik. Jag tackar M. Silver för hjälp med collocalization makro. Många forskare som jag har samarbetat gav en inblick i utvecklingen av denna teknik, inklusive R. Donga, M. Moritani, P. Luo, R. Ambalavanar. Denna teknik har utvecklats med ett betydande stöd från NIH bidrag DE10132, DE15386 och RR017971.

1. Animal Förberedelser <ol><li> Bedöva råtta med natrium pentobarbital (50mg/kg IP) och lägg på en värmedyna. Raka huden överliggande bakre skallen med djur Clippers. Kontrollera djuret för att säkerställa att en kirurgisk nivå av nivån av anestesi har erhållits genom testning för avsaknaden av ett tillbakadragande reflex och läte när tårna kläms liksom avsaknaden av en ögonlocksreflexer. Kontrollera nivån av anestesi var 15 minut och upprätthålla en kirurgisk nivå anesthetisa genom injektioner...

<ol>
	<li>Cuellar, C. A., Tapia, J. A., Juarez, V., Quevedo, J., Linares, P., Marinez, L., Manjarrez, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Propagation+of+sinusoidal+electrical+waves+along+the+spinal+cord+during+a+fictive+motor+task.">Propagation of sinusoidal electrical waves along the spinal cord during a fictive motor task.</a> J. Neurosci. 29, 798-810 (2010).</li><li>Frigon, A., Gossard, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+for+specialized+rhythm-generating+mechanisms+in+the+adult+mammalian+spinal+cord.">Evidence for specialized rhythm-generating mechanisms in the adult mammalian spinal cord.</a> J. Neurosci. 30, 7061-7071 (2010).</li><li>Wang, W., Chan, S. S., Heldman, D. A., Moran, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+cortical+representation+of+hand+translation+and+rotation+during+reaching.">Motor cortical representation of hand translation and rotation during reaching.</a> J. Neurosci. 30, 958-962 (2010).</li><li>Ma, C., He, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+for+investigating+cortical+control+of+stand+and+squat+in+conscious+behavioral+monkeys.">A method for investigating cortical control of stand and squat in conscious behavioral monkeys.</a> J. Neurosci. Meth. 192, 1-6 (2010).</li><li>Dessem, D., Donga, R., Luo, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Primary-+and+secondary-like+jaw-muscle+spindle+afferents+have+characteristic+topographic+distributions.">Primary- and secondary-like jaw-muscle spindle afferents have characteristic topographic distributions.</a> J. Neurophysiol. 77, 2925-2944 (1997).</li><li>Dessem, D., Moritaini, A., Ambalavanar, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nociceptive+craniofacial+muscle+primary+afferent+neurons+synapse+in+both+the+rostral+and+caudal+brain+stem.">Nociceptive craniofacial muscle primary afferent neurons synapse in both the rostral and caudal brain stem.</a> J. Neurophysiol. 98, 214-223 (2007).</li><li>Luo, P., Dessem, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inputs+from+identified+jaw-muscle+spindle+afferents+to+trigeminothalamic+neurons+in+the+rat:+a+double-labeling+study+using+retrograde+HRP+and+intracellular.">Inputs from identified jaw-muscle spindle afferents to trigeminothalamic neurons in the rat: a double-labeling study using retrograde HRP and intracellular.</a> J. Comp. Neurol. 353, 50-66 (1995).</li><li>Dessem, D., Luo, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Jaw-muscle+spindle+afferent+feedback+to+the+cervical+spinal+cord+in+the+rat.">Jaw-muscle spindle afferent feedback to the cervical spinal cord in the rat.</a> J. Comp. Neurol. 128, 451-459 (1999).</li><li>Luo, P., Wong, R., Dessem, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Projection+of+jaw-muscle+spindle+afferents+to+the+caudal+brainstem+in+rats+demonstrated+using+intracellular+biotinamide.">Projection of jaw-muscle spindle afferents to the caudal brainstem in rats demonstrated using intracellular biotinamide.</a> J. Comp. Neurol. 358, 63-78 (1995).</li><li>Luo, P., Dessem, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrastructural+anatomy+of+physiologically+identified+jaw-muscle+spindle+afferent+terminations+onto+retrogradely+labeled+jaw-elevator+motoneurons+in+the+rat.">Ultrastructural anatomy of physiologically identified jaw-muscle spindle afferent terminations onto retrogradely labeled jaw-elevator motoneurons in the rat.</a> J. Comp. Neurol. 406, 384-401 (1999).</li><li>Hassani, O. K., Henny, P., Lee, M. G., 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=GABAergic+neurons+intermingled+with+orexin+and+MCH+neurons+in+the+lateral+hypothalamus+discharge+maximally+during+sleep.">GABAergic neurons intermingled with orexin and MCH neurons in the lateral hypothalamus discharge maximally during sleep.</a> Eur. J. Neurosci. 32, 448-457 (2010).</li><li>Inokawa, H., Yamada, H., Matsumoto, N., Muranishi, M., Kimura, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Juxtacellular+labeling+of+tonically+active+neurons+and+phasically+active+neurons+in+the+rat+striatum.">Juxtacellular labeling of tonically active neurons and phasically active neurons in the rat striatum.</a> Neuroscience. 168, 395-404 (2010).</li></ol>

Metoden illustreras här är en kraftfull teknik som ger viktig information om den funktionen av enskilda nervceller och hur svaret från enskilda nervceller bidrar till neuronala kretsar. 9 Denna kunskap är grundläggande för att förstå sensomotoriska funktionen. Den största styrkan med denna teknik är att det möjliggör fastställandet av ett stort antal parametrar om en neuron, inklusive fysiologi, morfologi och synaptic morfologi och distribution. I kombination med andra tekniker som bakåtsträvan...

<table border="1"><tbody><tr><th> Namn på reagens eller utrustning </th><th> Företag </th><th> Katalognummer </th><th> Kommentarer </th></tr><tr><td> elektromagnetiska vibrator </td><td> Ling Dynamic Systems </td><td> V101 </td><td></td></tr><tr><td> signalgenerator </td><td> Feedback Systems </td><td> PFG605 </td><td> som kan producera trapets utsignal </td></tr><tr><td> elektrod av glas </td><td> Sutter Instrument </td><td> AF100-68-10 </td><td> med glödlampa </td></tr><tr><td> elektrod avdragare </td><td> Sutter Instrument </td><td> Modell P-2000 eller P-80 </td><td></td></tr><tr><td> biotinamide </td><td> Vector Laboratories </td><td> SP-1120 </td><td> förvaras vid 4 ° C </td></tr><tr><td> Texas Red avidin DCS </td><td> Vector Laboratories </td><td> A-2016 </td><td></td></tr><tr><td> tetramethlyrhodamine </td><td> Molekylära sonder </td><td> D-3308 </td><td> 3000 molekylvikt, lysin fixeras </td></tr><tr><td> mus-anti-synaptophysin antikropp </td><td> Chemicon </td><td> MAB5258 </td><td></td></tr><tr><td> fluorescerande Nissl fläcken </td><td> Neurotrace, molekylära sonder </td><td> N-21.480 </td><td></td></tr><tr><td> elektrod testare </td><td> Winston Elektronik </td><td> BL-1000-B </td><td> att mäta elektrodimpedans </td></tr><tr><td> elektrometer </td><td> Axon Instruments </td><td> Axoprobe 1A, Axoclamp 2B </td><td></td></tr></tbody></table>

physiological, morphological and neurochemical characterization of neurons modulated by movement

Den roll som enskilda nervceller och deras funktion i neuronala kretsar är grundläggande för att förstå neuronala mekanismer av sensoriska och motoriska funktioner. De flesta undersökningar av sensomotoriska mekanismer lita på någon undersökning av nervceller, medan ett djur är statiskt 1,2 eller spela extracellulära nervaktivitet under en rörelse. 3,4 Även om dessa studier har gett viktigt underlag för sensomotorisk funktion, de antingen inte utvärdera funktionell information som uppstår under en rörelse eller är begränsade i sin förmåga att till fullo karakterisera anatomi, fysiologi och neurokemiska fenotyp av neuron. En teknik visas här som gör en omfattande karakterisering av enskilda nervceller under en in vivo-rörelse. Denna teknik kan användas inte bara för att studera primära afferenta nervceller, men också för att karakterisera motoneurons och sensomotoriska interneuronen. Ursprungligen svaret av en enda neuron är inspelad med elektrofysiologiska metoder vid olika förflyttningar av underkäken följt av bestämning av receptiva fält för neuron. En neuronala spårämne är sedan intracellulärt injiceras i neuron och hjärnan behandlas så att neuron kan visualiseras med ljus, elektron eller konfokalmikroskopiska (Fig. 1). Den detaljerade morfologi kännetecknas neuron är sedan rekonstrueras så att neuronala morfologi kan korreleras med den fysiologiska respons av neuron (bild 2,3). I detta meddelande viktiga viktiga detaljer och tips för ett framgångsrikt genomförande av denna teknik finns. Värdefull ytterligare information kan bestämmas för de neuron som studeras genom att kombinera denna metod med andra tekniker. Retrograd neuronala märkning kan användas för att bestämma nervceller som är märkt neuron synapser, vilket möjliggör detaljerad bestämning av neuronala kretsar. Immuncytokemi kan kombineras med denna metod för att undersöka signalsubstanser i märkt neuron och bestämma den kemiska fenotyper av nervceller som den märkta neuron synapser. Den märkta neuron kan också behandlas för elektronmikroskop för att bestämma ultrastrukturella funktioner och microcircuitry av den märkta neuron. Sammantaget denna teknik är en kraftfull metod för att grundligt karaktärisera nervceller under in vivo rörelse vilket gör att betydande insikt i den roll som neuron i sensorimotor funktion.

Watch this Scientific Journal Video about Physiological, Morphological and Neurochemical Characterization of Neurons Modulated by Movement at JoVE.com

Physiological, Morphological and Neurochemical Characterization of Neurons Modulated by Movement

En teknik beskrivs att kvantifiera in vivo fysiologiska svar av däggdjurs nervceller under rörelse och korrelera fysiologi av neuron med neuronal morfologi, neurokemiska fenotyp och synaptic microcircuitry.

Fysiologiska, morfologiska och neurokemiska karakterisering av nervceller moduleras av Movement

The role of individual neurons and their function in neuronal circuits is fundamental to understanding the neuronal mechanisms of sensory and motor ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Eye Movement Monitoring of Memory

Eye Movement Övervakning av Memory

Explicit (often verbal) reports are typically used to investigate memory (e.g. "Tell me what you remember about the person you saw at the bank ...

Coherence between Brain Cortical Function and Neurocognitive Performance during Changed Gravity Conditions

Samstämmighet mellan hjärnans kortikala funktioner och neurokognitiva föreställning under Förändrad Gravity Villkor

Previous studies of cognitive, mental and/or motor processes during short-, medium- and long-term weightlessness have only been descriptive in nature, and ...

Rapid Determination of the Thermal Nociceptive Threshold in Diabetic Rats

Snabb bestämning av den termiska Nociceptiv tröskeln i diabetiska råttor

Painful diabetic neuropathy (PDN) is characterized by hyperalgesia i.e., increased sensitivity to noxious stimulus, and allodynia i.e., hypersensitivity ...

Odorant-induced Responses Recorded from Olfactory Receptor Neurons using the Suction Pipette Technique

Luktämne-inducerade svar in från luktreceptorceller Nervceller användning av tekniken Sug Pipettera

Animals sample the odorous environment around them through the chemosensory systems located in the nasal cavity. Chemosensory signals affect complex ...

Detection of Protein Palmitoylation in Cultured Hippocampal Neurons by Immunoprecipitation and Acyl-Biotin Exchange (ABE)

Detection of Protein Palmitoylation in Cultured Hippocampal Neurons by Immunoprecipitation and Acyl-Biotin Exchange ABE

Detektering av protein palmitoylering i odlade hippocampus neuroner genom immunprecipitation och Acyl-Biotin Exchange (ABE)

Palmitoylation is a post-translational lipid  modification involving the attachment of a 16-carbon saturated fatty acid,  palmitate, to cysteine residues ...

Measurement of Total Calcium in Neurons by Electron Probe X-ray Microanalysis

Mätning av totalt kalcium i nervceller från Electron Probe röntgenmikroanalys

In this article the tools, techniques, and instruments appropriate for quantitative measurements of intracellular elemental content using the technique ...

Lineage-reprogramming of Pericyte-derived Cells of the Adult Human Brain into Induced Neurons

Lineage-omprogrammering av Pericyte-härledda celler i den vuxna mänskliga hjärnan i inducerade Nervceller

Direct lineage-reprogramming of non-neuronal cells into induced neurons (iNs) may provide insights into the molecular mechanisms underlying neurogenesis ...

Electrophysiological and Morphological Characterization of Neuronal Microcircuits in Acute Brain Slices Using Paired Patch-Clamp Recordings

Elektro och morfologisk karakterisering av neurala Microcircuits i akut hjärnan skivor Använda Kopplade Patch-Clamp Inspelningar

The combination of patch clamp recordings from two (or more) synaptically coupled neurons (paired recordings) in acute brain slice preparations with ...

Functional and Morphological Assessment of Diaphragm Innervation by Phrenic Motor Neurons

Funktionell och morfologisk Bedömning av Membran Innervation av Phrenic motorneuroner

This protocol specifically focuses on tools for assessing phrenic motor neuron (PhMN) innervation of the diaphragm at both the electrophysiological and ...

Immunostaining of Biocytin-filled and Processed Sections for Neurochemical Markers

Immunfärgning av biocytin fyllda och bearbetade Sektioner neurokemiska markörer

Electrophysiological recordings of cells using the patch clamp technique have allowed for the identification of different neuronal types based on firing ...