Name: mapping inhibitory neuronal circuits by laser scanning photostimulation
Uploaded: 2011-10-06T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Mapping Inhibitory Neuronal Circuits by Laser Scanning Photostimulation at JoVE.com

نشكر تران هيونه، أندرو سان أنطونيو، لين جيري للحصول على المساعدة التقنية. وقد تم تمويل هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة منح DA023700 وDA023700-04S1 إلى XX

1. الدماغ شريحة إعداد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تخدير الفئران المعدلة وراثيا هي بعمق مع الصوديوم بنتوباربيتال (&gt; 100 ملغ / كغ، والملكية الفكرية) وقطع رأسه بسرعة، وانتزعت أدمغتهم في حل القطع المجمدة والاوكسيجين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وتستخ?...

<ol>
	<li>Ascoli, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Petilla+terminology:+nomenclature+of+features+of+GABAergic+interneurons+of+the+cerebral+cortex.">Petilla terminology: nomenclature of features of GABAergic interneurons of the cerebral cortex.</a> Nature. 9, 557-568 (2008).</li><li>Markram, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interneurons+of+the+neocortical+inhibitory+system.">Interneurons of the neocortical inhibitory system.</a> Nature. 5, 793-807 (2004).</li><li>Xu, X., Callaway, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laminar+specificity+of+functional+input+to+distinct+types+of+inhibitory+cortical+neurons.">Laminar specificity of functional input to distinct types of inhibitory cortical neurons.</a> J Neurosci. 29, 70-85 (2009).</li><li>Xu, X., Roby, K. D., Callaway, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immunochemical+characterization+of+inhibitory+mouse+cortical+neurons:+three+chemically+distinct+classes+of+inhibitory+cells.">Immunochemical characterization of inhibitory mouse cortical neurons: three chemically distinct classes of inhibitory cells.</a> J Comp Neurol. 518, 389-404 (2010).</li><li>Dantzker, J. L., Callaway, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laminar+sources+of+synaptic+input+to+cortical+inhibitory+interneurons+and+pyramidal+neurons.">Laminar sources of synaptic input to cortical inhibitory interneurons and pyramidal neurons.</a> Nat Neurosci. 3, 701-707 (2000).</li><li>Yoshimura, Y., Callaway, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fine-scale+specificity+of+cortical+networks+depends+on+inhibitory+cell+type+and+connectivity.">Fine-scale specificity of cortical networks depends on inhibitory cell type and connectivity.</a> Nat Neurosci. 8, 1552-1559 (2005).</li><li>Shepherd, G. M., Pologruto, T. A., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circuit+analysis+of+experience-dependent+plasticity+in+the+developing+rat+barrel+cortex.">Circuit analysis of experience-dependent plasticity in the developing rat barrel cortex.</a> Neuron. 38, 277-289 (2003).</li><li>Weiler, N., Wood, L., Yu, J., Solla, S. A., Shepherd, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Top-down+laminar+organization+of+the+excitatory+network+in+motor+cortex.">Top-down laminar organization of the excitatory network in motor cortex.</a> Nat Neurosci. 11, 360-366 (2008).</li><li>Xu, X., Olivas, N. D., Levi, R., Ikrar, T., Nenadic, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+precision+and+fast+functional+mapping+of+cortical+circuitry+through+a+combination+of+voltage+sensitive+dye+imaging+and+laser+scanning+photostimulation.">High precision and fast functional mapping of cortical circuitry through a combination of voltage sensitive dye imaging and laser scanning photostimulation.</a> J Neurophysiol. 103, 2301-2312 (2010).</li><li>Xu, X., Roby, K. D., Callaway, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+cortical+inhibitory+neuron+type+that+coexpresses+somatostatin+and+calretinin.">Mouse cortical inhibitory neuron type that coexpresses somatostatin and calretinin.</a> J Comp Neurol. 499, 144-160 (2006).</li><li>Shi, Y., Nenadic, Z., Xu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+use+of+matched+filtering+for+synaptic+event+detection+and+extraction.">Novel use of matched filtering for synaptic event detection and extraction.</a> PLoS ONE. 5, e15517-e15517 (2010).</li><li>Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Millisecond-timescale+genetically+targeted+optical+control+of+neural+activity.">Millisecond-timescale genetically targeted optical control of neural activity.</a> Nat Neurosci. 8, 1263-1268 (2005).</li><li>Kuhlman, S. J., Huang, Z. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+labeling+and+functional+manipulation+of+specific+neuron+types+in+mouse+brain+by+Cre-activated+viral+gene+expression.">High-resolution labeling and functional manipulation of specific neuron types in mouse brain by Cre-activated viral gene expression.</a> PLoS ONE. 3, e2005-e2005 (2008).</li><li>Petreanu, L., Huber, D., Sobczyk, A., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Channelrhodopsin-2-assisted+circuit+mapping+of+long-range+callosal+projections.">Channelrhodopsin-2-assisted circuit mapping of long-range callosal projections.</a> Nat Neurosci. 10, 663-668 (2007).</li><li>Petreanu, L., Mao, T., Sternson, S. M., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+subcellular+organization+of+neocortical+excitatory+connections.">The subcellular organization of neocortical excitatory connections.</a> Nature. 457, 1142-1145 (2009).</li><li>Cardin, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Driving+fast-spiking+cells+induces+gamma+rhythm+and+controls+sensory+responses.">Driving fast-spiking cells induces gamma rhythm and controls sensory responses.</a> Nature. 459, 663-667 (2009).</li><li>Shepherd, G. M., Svoboda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laminar+and+columnar+organization+of+ascending+excitatory+projections+to+layer+2/3+pyramidal+neurons+in+rat+barrel+cortex.">Laminar and columnar organization of ascending excitatory projections to layer 2/3 pyramidal neurons in rat barrel cortex.</a> J Neurosci. 25, 5670-5679 (2005).</li></ol>

وقد تم تعيين ضوئي تقنيات القائمة على التطبيق الفعال لتحليل الدوائر القشرية. ليزر ضوئي مسح جنبا إلى جنب مع تسجيل خلية كاملة يسمح رسم الخرائط عالية القرار من توزيعات الصفحي من مصادر إدخال الخلايا العصبية قبل المشبكي إلى واحد، وذلك لأن وقت واحد تسجيل من الخلايا العصبية...

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> اسم كاشف </td><td> شركة </td><td> كتالوج رقم </td><td> تعليقات </td></tr><tr><td> خطوط الماوس المعدلة وراثيا </td><td> جاكسون المختبر أو من مصادر أخرى </td><td></td><td> يرجى الرجوع إلى وكلوي شو (2009) </td></tr><tr><td> نظارات GFP </td><td> BLS المحدودة، المجر </td><td></td><td></td></tr><tr><td> vibratome </td><td> نظم ايكا </td><td> VT1200S </td><td></td></tr><tr><td> MNI الغلوتامات في قفص (4-ميثوكسي-7-nitroindolinyl-L-الغلوتامات في قفص) </td><td> العلوم البيولوجية Tocris، Ellisville، MO </td><td> القط رقم 1490 </td><td></td></tr><tr><td> biocytin </td><td></td><td> B4261 </td><td></td></tr><tr><td> القطب مجتذب </td><td> سوتر الصك، نوفاتو، CA </td><td> P-97 </td><td></td></tr><tr><td> أنابيب الزجاج لصنع أقطاب كهربائية </td><td&gt; </td><td> BF150-86-10 </td><td></td></tr><tr><td> Multiclamp مكبر للصوت 700B </td><td> الجزيئية الأجهزة، سانيفيل، CA </td><td> Multiclamp 700B </td><td></td></tr><tr><td> الكاميرا الرقمية CCD </td><td> Q-التصوير، أوستن، TX </td><td> Retiga 2000 </td><td></td></tr><tr><td> البحث المجهر </td><td> أوليمبوس، طوكيو، اليابان </td><td> BW51X </td><td></td></tr><tr><td> UV وحدة الليزر </td><td> DPSS الليزر، سانتا كلارا، كاليفورنيا </td><td> نموذج 3501 </td><td></td></tr><tr><td> غيرها من معدات ليزر المسح phostimulation </td><td></td><td></td><td> يرجى الرجوع إلى شو وآخرون (2010) </td></tr></tbody></table> الحلول: <ul style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> السكروز التي تحتوي على السائل النخاعي الاصطناعي (ACSF) لقطع شريحة (في ملي: 85 كلوريد الصوديوم، و 75 السكروز، 2.5 بوكل، 25 الجلوكوز، 1.25 ناه 2 PO 4، 4 MgCl 2، 0،5 CaCl 2، و 24 NaHCO 3). </lط&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسجيل ACSF (في ملي: 126 كلوريد الصوديوم، 2.5 بوكل، 26 NaHCO 3، 2 CaCl 2، 2 MgCl 2، 1،25 ناه 2 PO 4، والجلوكوز 10) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحل الكهربائي الداخلي (في ملي: 126 K-غلوكونات، 4 بوكل، 10 HEPES، 4 ATP-المغنيسيوم، 0.3 GTP نا، وفسفوكرياتين 10؛ درجة الحموضة 7.2، 300 الميلي أسمول). </li></ul>

mapping inhibitory neuronal circuits by laser scanning photostimulation

الخلايا العصبية المثبطة وظيفة ذات أهمية حاسمة لالقشرية. انهم يشكلون حوالي 20٪ من مجموع السكان العصبية القشرية، ويمكن تقسيمها إلى مزيد من الأنواع الفرعية المختلفة على أساس المورفولوجية الخاصة بهم، مناعى، والخصائص الفسيولوجية 1-4. على الرغم من أن الأبحاث السابقة كشفت الكثير عن الخصائص الذاتية للفرد من أنواع الخلايا العصبية المثبطة والمعرفة عن صلاتهم الدوائر المحلية لا تزال محدودة نسبيا 3،5،6. بالنظر إلى أن تتشكل وظيفة كل عصبون المرء عن طريق مساهمتها متشابك مثير والمثبطة داخل الدوائر القشرية، لقد تم مسح ضوئي باستخدام الليزر (LSPS) لاتصالات خريطة الدوائر المحلية لأنواع الخلايا المثبطة محددة. مقارنة التحفيز الكهربائي التقليدية أو الغلوتامات التحفيز نفخة، LSPS لديه مزايا فريدة تسمح لرسم الخرائط والتحليل الكمي واسعة من المدخلات الفنية المحلية على الخلايا العصبية بشكل فردي سجلت 3،7-9. الليزر الصورةالتحفيز عن طريق uncaging الغلوتامات ينشط الخلايا العصبية بشكل انتقائي perisomatically، دون تفعيل محاور عصبية من التشعبات أو مرور البعيدة، والتي تضمن قرار التعيين الفرعية الصفحي. هي مناسبة تماما لحساسية وكفاءة المدخلات لرسم الخرائط LSPS من مواقع عديدة على مدى التحفيز منطقة كبيرة لتحليل الدوائر القشرية. هنا نقدم أسلوب LSPS جنبا إلى جنب مع خلية كاملة التصحيح للقط المحلية رسم خرائط الدوائر المثبطة. ومما يسهل من التسجيلات استهدفت أنواع الخلايا المثبطة محددة عن طريق استخدام الفئران المعدلة وراثيا معربا عن البروتينات الفلورية الخضراء (GFP) في الخلايا العصبية المثبطة محدودة السكان في القشرة 3،10، والتي تمكن من أخذ عينات تتفق أنواع الخلايا المستهدفة وتحديد واضح للأنواع الخلايا سجلت . أما بالنسبة لرسم الخرائط LSPS، ونحن الخطوط العريضة لنظام الأجهزة، ووصف الإجراء التجريبي والحصول على البيانات، وتقديم أمثلة على رسم خرائط الدوائر الابتدائية في الماوس somatosensory القشرة. كما هو موضح في تجاربنا، يتم تنشيط الغلوتامات في قفص في منطقة محدودة مكانيا من شريحة الدماغ عن طريق التحلل الضوئي ليزر الأشعة فوق البنفسجية؛ متزامنة الجهد المشبك التسجيلات تسمح كشف ضوئي-استجابات متشابك. يتم إنشاء خرائط لمدخلات متشابك مثير أو المثبطة إما إلى الخلايا العصبية المستهدفة عن طريق المسح الضوئي شعاع الليزر لتحفيز مئات المواقع المحتملة قبل المشبكي. وهكذا، يمكن LSPS بناء خرائط تفصيلية للمدخلات متشابك تؤثر على أنواع معينة من الخلايا العصبية المثبطة من خلال التجارب المتكررة. أخذت معا، هذه التقنية على أساس ضوئي يقدم علماء الأعصاب أداة قوية لتحديد التنظيم الوظيفي للدوائر المحلية القشرية.

Watch this Scientific Journal Video about Mapping Inhibitory Neuronal Circuits by Laser Scanning Photostimulation at JoVE.com

Mapping Inhibitory Neuronal Circuits by Laser Scanning Photostimulation

تقدم هذه الورقة مقاربة الجمع بين المسح الضوئي ليزر ضوئي مع تسجيلات خلية كاملة في الفئران المعدلة وراثيا معربا عن GFP في الخلايا العصبية المثبطة محدودة السكان. هذه التقنية تسمح لرسم الخرائط والتحليل الكمي واسعة النطاق للدوائر المحلية متشابك من الخلايا العصبية المثبطة محددة القشرية.

رسم الدوائر العصبية المثبطة بواسطة المسح الضوئي ليزر ضوئي

Inhibitory neurons are crucial to cortical function. They comprise about 20% of the entire cortical neuronal population and can be further subdivided into ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Laser-scanning Photostimulation of Optogenetically Targeted Forebrain Circuits

الليزر مسح ضوئي للدوائر الدماغ الأمامي المستهدفة Optogenetically

The sensory forebrain is composed of intricately connected cell types, of which functional properties have yet to be fully elucidated. Understanding the ...

Inducing Plasticity of Astrocytic Receptors by Manipulation of Neuronal Firing Rates

حمل اللدونة من نجمي المستقبلات بواسطة التلاعب أسعار اطلاق النار متعلق بالخلايا العصبية

Close to two decades of research has established that astrocytes in situ and in vivo express numerous G protein-coupled receptors (GPCRs) that can be ...

Design, Surface Treatment, Cellular Plating, and Culturing of Modular Neuronal Networks Composed of Functionally Inter-connected Circuits

التصميم ومعالجة السطوح، التصفيحات الخلوية، والتثقيف من وحدات الشبكات العصبية تتكون من الدوائر وظيفيا بين اتصال

The brain operates through the coordinated activation and the dynamic communication of neuronal assemblies. A major open question is how a vast repertoire ...

Laser-guided Neuronal Tracing In Brain Explants

موجهة بالليزر العصبية للبحث عن المفقودين في إإكسبلنتس الدماغ

We present a technique which combines an in vitro tracer injection protocol, which uses a series of electrical and pressure pulses to increase dye uptake ...

Rewiring Neuronal Circuits: A New Method for Fast Neurite Extension and Functional Neuronal Connection

ريويرينغ الخلايا العصبية: طريقة جديدة للتوسع نيوريت سريع والوظيفي اتصال الخلايا العصبية

Brain and spinal cord injury may lead to permanent disability and death because it is still not possible to regenerate neurons over long distances and ...

Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

التحفيز الكهربائي Transcranial المزمن وتسجيل إينتراكورتيكال في الفئران

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a ...

Combining Optogenetics with Artificial microRNAs to Characterize the Effects of Gene Knockdown on Presynaptic Function within Intact Neuronal Circuits

الجمع بين أوبتوجينيتيكس ميكرورناس الاصطناعية لتوصيف "تأثيرات الجينات ضربة قاضية" في وظيفة Presynaptic داخل "الدوائر العصبية سليمة"

The purpose of this protocol is to characterize the effect of gene knockdown on presynaptic function within intact neuronal circuits. We describe a ...

Optogenetic Entrainment of Hippocampal Theta Oscillations in Behaving Mice

أوبتوجينيتيك الرائعة للذبذبات ثيتا هيبوكامبال في التصرف الفئران

Extensive data on relationships of neural network oscillations to behavior and organization of neuronal discharge across brain regions call for new tools ...

In Vitro Wedge Slice Preparation for Mimicking In Vivo Neuronal Circuit Connectivity

في في المختبر إسفين شريحة التحضير لتقليد في اتصال الدائرة العصبية فيفو

In vitro slice electrophysiology techniques measure single-cell activity with precise electrical and temporal resolution. Brain slices must be relatively ...

Preparing Adult Drosophila melanogaster for Whole Brain Imaging during Behavior and Stimuli Responses

Preparing Adult Drosophila melanogaster for Whole Brain Imaging during Behavior and Stimuli Responses

إعداد الكبار Drosophila melanogaster لتصوير الدماغ كله أثناء السلوك والمحفزات الاستجابات

We present a method developed specifically to image the whole Drosophila brain during ongoing behavior such as walking. Head fixation and dissection are ...